AtomicInteger.get()을 CAS 연산 후 반환값으로 사용하면 안 되는 이유

🚨 핵심 문제: 원자성에 대해서 다시 생각해보기

CAS 연산의 원자성은 compareAndSet() 호출 자체에만 적용됨

• CAS 성공 후 get() 호출은 완전히 별개의 연산

• 두 연산 사이에 다른 스레드가 개입 가능

  • 멀티스레드 환경에서는 언제든지 다른 스레드가 개입 가능

    • 개발자는 OS가 중간에 어떤 스레드를 호출할지 알 수 없음

🔍 문제 발생 메커니즘

1. 시간적 틈(Time Gap) 존재

result = atomicInteger.compareAndSet(getValue, getValue + 1); // ✅ 원자적
// ← 이 시점에서 다른 스레드가 값을 변경할 수 있음
return atomicInteger.get(); // ❌ 별개의 연산, 원자성 보장 안됨

2. 스레드 스케줄링의 불확실성

• sleep(100) 동안 CPU가 다른 스레드로 전환

• CAS 성공 직후에도 스케줄러가 해당 스레드를 중단시킬 수 있음

• 먼저 시작된 스레드가 먼저 완료된다는 보장 없음

📊 실제 문제 시나리오

초기값: atomicInteger = 0

Thread A: getValue = 0
Thread A: compareAndSet(0, 1) 성공! → atomicInteger = 1
Thread A: CPU 스케줄러에 의해 중단됨

Thread B: getValue = 1
Thread B: compareAndSet(1, 2) 성공! → atomicInteger = 2

Thread A: 재개됨
Thread A: atomicInteger.get() 호출 → 2 반환 ❌

결과: Thread A가 실제로는 0→1로 증가시켰지만, 2를 반환하게 됨

✅ 올바른 해결책: getValue + 1 사용

동작 원리

private static int incrementAndGet(AtomicInteger atomicInteger) {
    int getValue;
    boolean result;

    do {
        getValue = atomicInteger.get();          // 현재값 저장
        result = atomicInteger.compareAndSet(    // CAS 연산
            getValue, getValue + 1
        );
    } while (!result);

    return getValue + 1;  // CAS에서 사용한 기댓값 + 1
}

장점

1. CAS 연산 시점의 값 고정: getValue는 CAS 연산에서 사용한 정확한 기댓값

2. 다른 스레드 개입 무관: 이후 다른 스레드가 값을 어떻게 변경하든 영향받지 않음

3. 메서드 의미 보장: "이 메서드가 실제로 설정한 값"을 정확히 반환

🎯 핵심 교훈

❌ 잘못된 가정

• "CAS 성공 후 바로 get()을 호출하면 방금 설정한 값을 가져올 것이다"

✅ 올바른 이해

• 원자성은 단일 연산에만 적용

• 연산 간의 순서나 연속성은 보장되지 않음

• 멀티스레드 환경에서는 언제든지 다른 스레드가 개입 가능

  • 개발자는 OS가 중간에 어떤 스레드를 호출할지 알 수 없음

💡 실무 적용점

1. AtomicInteger의 내장 메서드 활용

   // 직접 구현하지 말고 내장 메서드 사용
   int result = atomicInteger.incrementAndGet();
   

2. CAS 패턴 사용 시 주의사항

   • 연산 결과는 CAS에서 사용한 값을 기준으로 계산

   • 별도의 get() 호출로 "현재값"을 가져오려 하지 말 것

3. 원자성의 범위 명확히 이해

   • 단일 메서드 호출 = 원자적

   • 여러 메서드 호출의 조합 = 원자적이지 않음