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在Java里如何设计高效的并发应用程序_Java并发编程的最佳实践解析

P粉602998670

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发布时间:2026-02-10 12:58:02

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来源于php中文网

原创

应优先使用 java.util.concurrent 显式并发工具替代 synchronized:计数用 AtomicInteger/LongAdder,状态变更用 ReentrantLock,协作用 CountDownLatch/CyclicBarrier/Phaser,线程池需按任务类型配置参数,volatile 仅适用于单次读写且不依赖当前值的场景,异步需注意上下文传递与资源泄漏。

在java里如何设计高效的并发应用程序_java并发编程的最佳实践解析

java.util.concurrent 替代 synchronized 手动加锁

直接在方法或代码块上套 synchronized 是最易写错的并发起点——它隐式使用对象监视器,容易引发锁竞争、死锁,且无法响应中断、无法超时。真正高效的并发逻辑应优先选用 java.util.concurrent 包下的显式工具。

实操建议:

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  • 计数场景用 AtomicIntegerLongAdder(高并发下后者性能更好)
  • 共享状态变更用 ReentrantLock,配合 tryLock(long, TimeUnit) 避免无限等待
  • 线程协作优先选 CountDownLatch(一次性)、CyclicBarrier(可重用)、Phaser(动态注册)而非 wait/notify
  • 所有锁操作必须配对:lock() 后紧跟 try/finally 中的 unlock(),否则极易泄漏锁

线程池不是越大越好:合理配置 ThreadPoolExecutor

常见错误是把 Executors.newFixedThreadPool(100) 当万能解,结果 CPU 被上下文切换拖垮,或堆内存因堆积大量待执行任务而 OOM。线程池参数必须贴合任务类型。

实操建议:

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  • CPU 密集型任务:核心线程数 ≈ Runtime.getRuntime().availableProcessors(),最大线程数不宜超过该值 + 1
  • IO 密集型任务:核心线程数可设为 2 * availableProcessors(),但必须设置合理的 keepAliveTime(如 60L, TimeUnit.SECONDS)及时回收空闲线程
  • 拒绝策略别用默认的 AbortPolicy(抛 RejectedExecutionException),生产环境推荐 CallerRunsPolicy 或自定义日志+降级逻辑
  • 务必传入有意义的 ThreadFactory,避免线程名全是 pool-1-thread-1,排查问题时完全无法定位来源

慎用 volatile,它不保证复合操作的原子性

volatile 常被误认为“轻量级同步”,但它只提供可见性和禁止指令重排序,对 i++list.add() 这类读-改-写操作毫无保护作用。

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实操建议:

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  • 仅当变量满足“单次读或单次写,且不依赖当前值”时才用 volatile,例如开关标志 volatile boolean running = true
  • i++ 必须换成 AtomicInteger.incrementAndGet()
  • 集合操作不要用 volatile List,改用 CopyOnWriteArrayList(读多写少)或 ConcurrentHashMap(通用高并发)
  • 对象引用声明为 volatile 只能保证引用本身可见,不保证其内部字段的可见性

异步非阻塞 ≠ 丢给线程池就完事:注意上下文与资源泄漏

Spring 的 @Async、CompletableFuture 链式调用看似简单,但常忽略事务传播、MDC 日志上下文丢失、数据库连接未归还等问题。

实操建议:

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  • @Async 方法不能是 private/protected,也不能在同一个类内自调用(代理失效)
  • 异步任务中需手动传递 MDC.getCopyOfContextMap(),并在子线程开头用 MDC.setContextMap() 恢复,否则日志链路断裂
  • 涉及数据库操作时,避免在异步线程中复用主线程的 ConnectionEntityManager;JPA 场景下应启用 spring.jpa.open-in-view=false 并明确管理事务边界
  • CompletableFuture 异常必须显式处理:whenCompleteexceptionally,否则异常会静默吞掉,连 Future.get() 都捕获不到

真正的难点不在 API 调用,而在判断“这个状态是否需要同步”“这条路径会不会跨线程逃逸”“这个对象生命周期谁负责清理”。这些地方没有银弹,只有反复推演和压测验证。

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