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详解Java线程安全性的三个维度_从原子性到有序性的代码保障

P粉602998670

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发布时间:2026-02-19 10:26:38

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来源于php中文网

原创

i++不是线程安全的,因其被拆分为读取、加1、写回三步,中间可能被其他线程打断导致结果错误;应使用atomicinteger.incrementandget()或synchronized块解决,volatile无法修复该问题。

详解java线程安全性的三个维度_从原子性到有序性的代码保障

原子性问题:i++ 为什么不是线程安全的

因为 i++ 实际拆成三步:读取 i、加 1、写回 i,中间可能被其他线程打断。两个线程同时执行,最终结果可能只加了 1 而不是 2。

  • AtomicInteger.incrementAndGet() 替代 i++,底层靠 CAS 保证原子性
  • 简单临界区可用 synchronized 块包裹读-改-写逻辑,但注意锁对象要唯一且不可变
  • 别用 volatile 修饰 i 来“修复”i++——它只保可见性,不保原子性,错误依旧

可见性陷阱:volatile 能做什么、不能做什么

volatile 强制每次读都从主内存取,每次写都立刻刷回主内存,解决的是“一个线程改了,另一个线程看不到”的问题。

  • 适合单次读或单次写场景,比如状态标志:volatile boolean isRunning = true;
  • 不适合复合操作,如 if (flag) { doSomething(); flag = false; }——判断和赋值之间仍可能被重排序或穿插执行
  • 在 JDK 5+ 才真正可靠;JDK 4 及之前有严重重排序漏洞,旧代码迁移时要特别核对

有序性干扰:new Object() 的指令重排怎么影响线程安全

构造函数执行完毕前,对象引用就可能被赋值给共享变量,导致其他线程拿到未初始化完成的对象(如字段为 null 或默认值)。

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  • 典型表现是 NullPointerException 出现在看似“已初始化”的对象上
  • 在构造器内避免将 this 引用逸出(如注册监听、启动线程、存入静态集合)
  • 双重检查锁单例中,必须用 volatile 修饰实例字段,否则重排序可能让其他线程看到半初始化对象

同步机制选型:什么时候该用 synchronized,什么时候该用 ReentrantLock

两者语义一致,但行为和开销不同。别只看“更高级”就换,容易引入死锁或忽略 unlock。

立即学习Java免费学习笔记(深入)”;

  • synchronized 自动加锁/解锁,不会忘记释放,适合简单同步块;JVM 层优化好,轻量级锁在无竞争时开销极小
  • ReentrantLock 支持超时获取(tryLock(long, TimeUnit))、可中断等待(lockInterruptibly())、公平锁等,但必须配对 unlock(),建议写在 finally 块里
  • 别混用:一个用 synchronized 锁 A,另一个用 ReentrantLock 锁 A,毫无互斥效果
实际写并发代码时,最容易被绕进去的不是语法,而是“我以为它线程安全,其实只是没复现”。比如 HashMap 在多线程 put 时可能死循环,SimpleDateFormat 多次 parse 可能返回错误日期——这些都不是靠加锁就能随便救回来的,得换线程安全版本,或者干脆隔离实例。

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