多線程Pi計算器不一致的答案

Question

我正在嘗試創建一個簡單的程序來計算PI，並教導自己如何使用多線程。每次運行該程序時，我都會得到不同的PI答案。我認爲它與每次以不同順序運行的線程有關，但是在輸出我的答案之前，我在每個線程上都調用了Thread.join（），所以我不確定爲什麼計算的順序是在會影響我的最終答案。我也嘗試創建一個同步方法，爲了使Pi變量線程的更新安全，並將volatile修飾符添加到我的pi變量中，我已命名爲add，但是這並未阻止問題的發生。我的代碼保持在一個單一類，即

public class Pi implements Runnable{ 
    static volatile double pi = 0; 
    static long numRects = 100; 
    static int rectsPerThread = 1 ; 
    static double width = 1.0/numRects; 
    long start, end; 

    public Pi(long start, long end){ 
     this.start = start; 
     this.end = end; 
    } 

    @Override 
    public void run(){ 
     double tmp = 0; 
     for(long i = start; i < end; i++){ 
      tmp += Math.sqrt(1.0 - Math.pow(width * i, 2)) * width; 
     } 
     add(tmp); 
    } 

    private synchronized void add(double partOfPi){ 
     pi += partOfPi; 
    } 

    public static void main(String[] args){ 
     Thread[] threads = new Thread[(int)(numRects/rectsPerThread)]; 
     double start = System.nanoTime(); 
     for(int i = 0; i < threads.length; i++){ 
      threads[i] = new Thread(new Pi(i * rectsPerThread, i * rectsPerThread + rectsPerThread)); 
      threads[i].start(); 
     } 

     for(Thread t : threads){ 
      try{ 
       t.join(); 
      }catch(InterruptedException e){ 
       e.printStackTrace(); 
      } 
     } 

     pi *= 4; 
     System.out.println(pi); 
     System.out.printf("Ran in: %.4fms", (System.nanoTime() - start)/Math.pow(10, 6)); 
    } 
} 

我的問題是：我在做什麼毛病我的多線程會導致不同的答案每次都被退回，哪有我去解決這個問題？

Answer 1

下面，

var += expr; 

不是一個原子操作。舊值被讀取，遞增並寫回，所以它不是線程安全的。你需要用信號來防範它。

import java.util.concurrent.Semaphore; 
public class Pi implements Runnable{ 
    static double pi = 0; 
    static long numRects = 100; 
    static int rectsPerThread = 1; 
    static double width = 1.0/numRects; 
    long start, end; 
    private static final Semaphore s = new Semaphore(1); 

    public Pi(long start, long end){ 
     this.start = start; 
     this.end = end; 
    } 

    @Override 
    public void run(){ 
     for(long i = start; i < end; i++){ 
      try{ 
       s.acquire(); 
      }catch (InterruptedException IE){ 
       return; 
      } 
      pi += Math.sqrt(1.0 - Math.pow(width * i, 2)) * width; 
      s.release(); 
     } 
    } 

    public static void main(String[] args){ 
     Thread[] threads = new Thread[(int)(numRects/rectsPerThread)]; 
     double start = System.nanoTime(); 
     for(int i = 0; i < threads.length; i++){ 
      threads[i] = new Thread(new Pi(i * rectsPerThread, i * rectsPerThread + rectsPerThread)); 
      threads[i].start(); 
     } 

     for(Thread t : threads){ 
      try{ 
       t.join(); 
      }catch(InterruptedException e){ 
       e.printStackTrace(); 
      } 
     } 

     pi *= 4; 
     System.out.println(pi); 
     System.out.printf("Ran in: %.4fms", (System.nanoTime() - start)/Math.pow(10, 6)); 
    } 
}