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在Java里如何避免共享数据的竞态条件_Java多线程共享数据同步机制解析

P粉602998670

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发布时间:2026-02-08 12:15:09

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来源于php中文网

原创

应优先用 synchronized 块保护临界区而非整个方法,避免过度同步;锁对象须私有不可变;简单操作优先用 AtomicInteger 等原子类;复杂逻辑选 ReentrantLock;volatile 仅保可见性与有序性,不保证原子性。

在java里如何避免共享数据的竞态条件_java多线程共享数据同步机制解析

synchronized 块保护临界区,而不是整个方法

方法级同步(synchronized 修饰符加在方法上)容易过度锁住,拖慢并发性能。真正需要保护的只是读写共享变量的那一小段逻辑——也就是临界区。

常见错误是把整个 run() 或业务方法都标为 synchronized,结果多个线程串行执行,失去多线程意义。

  • 只对共享变量的读写操作加锁,例如 synchronized(lockObj) { count++; }
  • 锁对象要私有且不可变,避免被外部误用或泄露;推荐用 private final Object lock = new Object();
  • 不要用 this 或类对象(MyClass.class)作锁,除非你明确控制全部同步点

优先使用 java.util.concurrent.atomic 包中的原子类

对简单计数、标志位、引用更新这类操作,AtomicIntegerAtomicBooleanAtomicReference 比手动加锁更轻量、更安全。

它们底层依赖 CPU 的 CAS(Compare-And-Swap)指令,无锁但保证可见性和原子性,避免了死锁和锁竞争开销。

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  • count.incrementAndGet() 替代 synchronized 块里的 count++
  • 注意:原子类只保证单个操作的原子性,复合操作(如“先读再条件更新”)仍需 synchronizedStampedLock
  • 不支持像 wait()/notify() 这类协作机制,别试图在原子类上做线程等待

ReentrantLock 替代内置锁,当需要超时、可中断或公平性控制时

synchronized 简单可靠,但功能固定:不可中断、不支持超时、非公平(可能饥饿)。一旦遇到这些需求,就得换 ReentrantLock

典型场景包括:防止线程无限阻塞、响应中断请求、或确保长等待线程最终能获取锁。

  • 必须显式调用 lock.lock()lock.unlock(),且 unlock() 要放在 finally 块中
  • tryLock(long, TimeUnit) 可设超时,避免死等;lockInterruptibly() 支持中断响应
  • 开启公平模式(new ReentrantLock(true))会显著降低吞吐量,仅在确实存在饥饿问题时启用

别忽略 volatile 的适用边界:它不解决竞态,只保可见性与有序性

很多开发者误以为加了 volatile 就能安全共享变量,结果依然出现诡异的计算错误。它只保证写操作对其他线程立即可见,并禁止指令重排序,但不保证复合操作的原子性。

比如 volatile int counter; 后的 counter++ 仍是“读-改-写”三步,三个线程同时执行就会丢更新。

  • 适合场景:状态标志(volatile boolean shutdownRequested)、双重检查锁定中的单例引用
  • 不适合场景:任何需要“读取后判断再修改”的逻辑,例如 if (count
  • 配合 AtomicInteger 使用时,volatile 是多余的——原子类内部已处理好内存语义
实际编码中最容易被绕过的,是复合操作的原子性缺失。哪怕用了 volatileAtomicInteger,只要逻辑跨多步,就得回到锁或更高级同步工具。这不是语法问题,而是对“共享状态变更边界”的理解是否到位。

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