多线程按序轮流输出为什么能保持顺序和为什么越界？

[kathy_koo]

class PingPong3 extends Thread{
    public static void main(){
        AtomicInteger i = new AtomicInteger(0);
        int end = 40;
        int total = 5;
        for(int k=0; k<total; k++) {
            new PingPong3("t"+(k+1), i, k, total, end).start();
        }
    }
    AtomicInteger i;
    int end;
    int total;
    int order;
    String name;
    PingPong3(String name, AtomicInteger i, int order, int total, int end){
        this.name = name;
        this.order = order;
        this.i = i;
        this.end = end;
        this.total = total;
    }
    @Override
    public void run() {//会越界打印出40和41
        while (i.get() < end) {
            synchronized(i){
                if (i.get() % total == order) {
                    System.out.println(name + ":" + i.getAndIncrement());
                }
            }
        }
        System.out.println(name+": exit");
    }
}

这是一段多线程按顺序轮流输出一串数字的程序
原帖 https://bbs.csdn.net/topics/397406694

icoolno1 网友给出这个版本的代码
这段代码的实际效果如下

t1:0
t2:1
t3:2
t4:3
t5:4
t1:5
t2:6
t3:7
t4:8
t5:9
t1:10
t2:11
t3:12
t4:13
t5:14
t1:15
t2:16
t3:17
t4:18
t5:19
t1:20
t2:21
t3:22
t4:23
t5:24
t1:25
t2:26
t3:27
t4:28
t5:29
t1:30
t2:31
t3:32
t4:33
t5:34
t1:35
t2:36
t3:37
t4:38
t5:39
t1:40
t4: exit
t2:41
t5: exit
t1: exit
t2: exit
t3:42
t3: exit

即这段代码确实可以按顺序输出，并且可以正常退出，唯一不正常的是线程可能会发生一次越界，无法及时退出

我对这个版本的代码有几点无法理解
1. 为什么能给按顺序输出
2. 为什么会发生越界

[大隐藏于寺]

执行流程如下 1.while循环条件判断,如果当前i小于end,继续执行方法体; 2. 遇到synchronized代码块,在执行前当前线程一定要获取到锁,如果没有获取到锁当前线程进入Waiting状态,直到获取到锁,如果获取到锁就执行同步代码块中的代码,在执行完后会自动释放锁. 3.回到1,继续进行while循环条件判断. 发生越界的原因在你之前那个帖子已经说明了.这里再说一下,某个线程A在获取到锁之前,已经进行了while循环的判断,此时i的确是小于end的,但是线程A获取到锁后,此时的i可能已经被其它线程修改过,但是在获取到锁后并没有进行再次判断,就造成了输出的数字超过end.

[timi先生]

线程进入标记为 synchronized 的代码块时，Java 会立即锁定 synchronized 一词后面括号内指示的对象的互斥锁。在此线程离开之前，没有其他线程可以进入此代码块。一旦此线程离开标记为 synchronized 的代码块，互斥锁将立即自动解锁，并可被另一个线程获取。 这个程序中 i 被指定为对象的互斥锁，所以线程的进行不再是同步的，先抢到 i的线程运行时，其他线程处于堵塞状态。

[丿Mars丨巛恋]

程序运行话占用cpu，而cpu是有限的，线程是具有抢占性的，所以cpu会分成时间片，而一个主函数中含有线程时，会有多个线程共同去抢占时间片，但是时间片是有限的，抢到后不一定能执行完，便会被其他线程抢占，执行相关的程序

[qq_39936465]

引用 楼主 kathy_koo 的回复:

即这段代码确实可以按顺序输出，并且可以正常退出，唯一不正常的是线程可能会发生一次越界，无法及时退出 我对这个版本的代码有几点无法理解 1. 为什么能给按顺序输出 2. 为什么会发生越界

原因很简单，因为不越界的话，程序继续在循环，你看不出问题。当i=39时的，其实5个线程不管谁取得锁都是得到i=39，这时候只有t5才会输出内容并i+1，t5回到while判断等于end，所以t5不再循环直接结束。而其他4个程序会随机获得锁，这时候只要不是t0的线程获得锁，因为不满足条件会回到while进行判断等于end而退出程序。这时候最极端的情况是t0在4个线程最后一个获得锁，这时候因为不会判断i是否越界，还是满足i.get() % total == order的条件输出i的值，后才会回到while判断退出。如果余下线程获取锁都是按正常次序的话就有可能4次越界。所以他的程序最少1次最多会4次越界。