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在Java里并发编程为什么容易出问题_Java多线程复杂性原因说明

P粉602998670

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发布时间:2026-02-06 07:09:19

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来源于php中文网

原创

并发编程核心难点在于可见性、原子性、重排序、竞态条件、中断响应与死锁的综合处理:volatile解决可见性但不保原子性,synchronized和Lock兼顾二者却有开销,CAS类操作需谨慎使用,组合操作须额外同步,中断依赖线程主动响应,死锁源于锁序不一致,而“何时加锁、加多大”才是最易出错的边界问题。

在java里并发编程为什么容易出问题_java多线程复杂性原因说明

共享变量的可见性没保障

多个线程读写同一个 int countboolean flag 时,一个线程改了值,另一个线程可能永远看不到——这不是代码写错了,而是 JVM 可能把变量缓存在 CPU 寄存器或本地 L1 缓存里,不主动刷回主内存。

  • volatile 能强制读写都走主内存,但不能保证复合操作(比如 i++)原子性
  • synchronized 块或 ReentrantLock 能同时解决可见性和原子性,但会带来阻塞开销
  • JIT 编译器还可能重排序指令,volatile 和锁能插入内存屏障禁止这种重排

竞态条件(Race Condition)藏得深

看似安全的逻辑,只要没加锁或没用原子类,就可能在高并发下崩。比如 if (list.isEmpty()) list.add(x),两个线程同时通过判空,结果插入重复元素;又比如 ConcurrentHashMapcomputeIfAbsent 在某些 JDK 版本里对 null 返回值处理不一致,导致重复计算。

  • 判断 + 操作(check-then-act)必须整体原子化,不能靠“应该不会同时发生”来赌
  • AtomicInteger.compareAndSet()ConcurrentHashMap.compute() 等内置原子语义代替手写逻辑
  • 哪怕用了线程安全集合,组合操作(如先取再删)仍需额外同步

线程生命周期和状态难掌控

Thread.stop() 已废弃,Thread.interrupt() 只是设个标志位,真正响应与否全看线程自己是否检查 isInterrupted() 或是否在可中断的阻塞点(如 Object.wait()Thread.sleep()BlockingQueue.take())上。

  • synchronized 卡住的线程无法被中断,只能等锁释放
  • ExecutorService.shutdownNow() 并不保证任务立即停止,只是发中断信号 + 清理队列
  • 忘记在 finally 块里恢复中断状态(Thread.currentThread().interrupt()),会导致上层调用者收不到中断

死锁不是只出现在教科书里

两个线程各自持有一个锁,又去申请对方持有的锁,就会卡死。更隐蔽的是锁顺序不一致:模块 A 先锁 lockA 再锁 lockB,模块 B 反过来,只要并发时机凑巧,就触发死锁。

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  • JDK 自带 jstack 能 dump 出死锁线索,但生产环境往往要等很久才复现
  • tryLock(timeout, TimeUnit) 可避免无限等待,但得处理超时后的回滚逻辑
  • 锁粒度越小越好,但别为了“无锁”强行用 AtomicReference.updateAndGet() 做复杂对象更新——CAS 失败重试成本可能更高

真正棘手的从来不是“怎么加锁”,而是“哪里该加”“加多大范围”“加了之后要不要响应中断”“加了之后别人会不会绕过它”。这些边界模糊的地方,才是并发 bug 最爱藏身的位置。

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