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在Java中为什么需要线程同步_Java并发安全问题解析

P粉602998670

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发布时间:2026-02-11 09:36:39

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来源于php中文网

原创

线程同步的根本原因是共享变量的可见性与原子性丢失;synchronized通过互斥访问和内存屏障解决,volatile仅保证可见性不保证原子性,同步粒度不当易致性能下降或死锁。

在java中为什么需要线程同步_java并发安全问题解析

线程同步的根本原因:共享变量的可见性与原子性丢失

Java 中多个线程同时读写同一个 static 变量或堆上对象的字段时,不加同步会导致结果不可预测——不是因为“代码写错了”,而是 JVM 允许线程把变量缓存在自己的工作内存(CPU 寄存器或本地缓存)里,不及时刷回主内存。另一个问题是复合操作(比如 i++)在字节码层面至少拆成三步:读取、加 1、写入,中间可能被其他线程打断。

synchronized 怎么解决这两个问题

它通过“进入/退出临界区”强制实现两件事:互斥访问(同一时刻最多一个线程执行该块)+ 内存屏障(进入时清空本地缓存,退出时强制刷新所有修改到主内存)。注意:锁对象必须是同一个实例,否则无效;静态方法上的 synchronized 锁的是当前类的 Class 对象。

  • 对实例方法加锁 → 锁的是 this
  • 对静态方法加锁 → 锁的是 MyClass.class
  • 同步代码块推荐显式指定锁对象,避免意外锁 this 引发外部干扰

为什么 volatile 不能替代 synchronized

volatile 只保证变量的可见性禁止指令重排序,但不保证原子性。例如 volatile int counter = 0;counter++ 依然会出错,因为读-改-写三步不是原子的。它适合用在“一个线程写、多个线程读”的简单状态标志场景,比如:

private volatile boolean isRunning = true;

// 线程中循环检查
while (isRunning) {
    doWork();
}

一旦需要读写都发生,或者涉及多个变量协同更新(如银行转账的两个账户余额),就必须用 synchronizedjava.util.concurrent 工具类。

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容易被忽略的同步粒度与死锁风险

同步范围过大(比如整个方法体)会严重拖慢并发吞吐;过小又可能漏掉关键路径。更隐蔽的问题是嵌套锁顺序不一致引发死锁:

  • 线程 A 先锁 accountA 再锁 accountB
  • 线程 B 先锁 accountB 再锁 accountA

这种情况下,即使每个同步块本身逻辑正确,程序也可能永久卡住。解决方案不是“少用锁”,而是统一锁顺序(比如始终按 id 升序获取锁)或改用 ReentrantLock.tryLock() 带超时机制。

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