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在Java中多线程如何共享数据_Java并发数据共享设计解析

P粉602998670

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发布时间:2026-02-06 12:27:14

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来源于php中文网

原创

Java多线程共享数据无标准解,需依读写关系与一致性要求选volatile(仅单写多读简单状态)、AtomicXXX(无锁原子操作)、synchronized/ReentrantLock(复杂临界区)或避免共享(ThreadLocal、不可变对象)。

在java中多线程如何共享数据_java并发数据共享设计解析

Java 多线程共享数据本身没有“标准解”,关键看你要共享什么、谁读谁写、是否要求实时一致——选错方式轻则结果错乱,重则死锁或 ConcurrentModificationException

volatile 修饰简单状态标志位

适用于:只有一个线程写、多个线程只读的布尔开关或计数器(如 runningshutdownRequested)。

它不保证复合操作原子性,比如 counter++ 即使加了 volatile 依然线程不安全。

  • volatile 禁止指令重排序,能确保可见性,但不提供互斥
  • 不能用于 longdouble 的非原子写(虽然 HotSpot 实际已保证,但规范不保证)
  • 别试图用它替代 synchronizedAtomicInteger 来做累加

AtomicInteger / AtomicReference无锁计数或引用更新

适用于:需要原子增减、CAS 更新、且不想加锁的场景,比如请求计数、状态机跳转、无锁/队列节点指针。

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底层依赖 CPU 的 CAS 指令,失败时会自旋重试,高竞争下可能浪费 CPU。

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  • getAndIncrement() 是原子的,但 get() + 1 不是
  • compareAndSet(expected, updated) 返回 boolean,必须检查返回值判断是否成功
  • AtomicReference 可以安全替换整个对象引用,但对象内部字段仍需自行同步

synchronizedReentrantLock 保护临界区

适用于:多线程读写同一块内存(如 HashMap、自定义缓存、银行账户余额),且逻辑较复杂无法拆成原子操作。

这是最通用也最容易出错的方式——锁范围过大拖慢性能,过小又漏掉共享点。

  • 优先用 synchronized 方法或代码块,比显式 ReentrantLock 更简洁、不易忘 unlock()
  • 锁对象必须是所有线程共用的同一个实例,别用 this 在单例中没问题,但在每次 new 出来的对象里就失效了
  • 避免嵌套锁或跨方法持锁,尤其不要在锁内调用外部可重入的、可能再申请锁的方法

避免共享:用 ThreadLocal 或不可变对象

真正安全的共享,其实是“不共享”。很多场景你以为必须共享,其实只是没分清状态归属。

ThreadLocal 不是为线程间传值设计的,它是线程隔离的副本;而 final 字段 + 不可变类(如 StringLocalDateTime)天然线程安全。

  • ThreadLocal 比全局共享一个 SimpleDateFormat 安全得多
  • ThreadLocal 用完记得 remove(),尤其在线程池中,否则可能引发内存泄漏
  • 构造不可变对象时,所有字段必须 final,且不暴露可变内部状态(如不返回 ArrayList 的原始引用)

真正难的不是选哪个工具,而是画清数据边界:这个变量到底被哪些线程访问?读多还是写多?是否允许短暂不一致?很多人一上来就加锁,结果发现只是忘了把 ArrayList 换成 CopyOnWriteArrayList,或者根本不需要共享。

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