Java内存模型与并发编程注意事项-源码库

Java内存模型与并发编程注意事项

作为一名在Java领域摸爬滚打多年的开发者，我深知并发编程既是提升系统性能的利器，也是滋生诡异Bug的温床。今天我想和大家分享我在Java内存模型(JMM)和并发编程方面的一些实战经验和踩坑教训。

理解Java内存模型的核心概念

记得我第一次接触JMM时，被那些”主内存”、”工作内存”、”内存屏障”等概念搞得晕头转向。经过多个项目的实践，我才真正理解了JMM的重要性。

JMM定义了线程如何与主内存交互，以及线程之间的内存可见性规则。简单来说，每个线程都有自己的工作内存，不能直接操作主内存。这就导致了经典的可见性问题：

public class VisibilityProblem {
    private static boolean flag = false;
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread worker = new Thread(() -> {
            while (!flag) {
                // 空循环
            }
            System.out.println("Worker thread ended");
        });
        
        worker.start();
        Thread.sleep(1000);
        flag = true;
        System.out.println("Main thread set flag to true");
    }
}

这个例子中，worker线程可能永远看不到flag的变化，导致无限循环。这就是典型的可见性问题。

volatile关键字的正确使用

在我早期的一个电商项目中，我们遇到了一个诡异的库存同步问题。经过排查，发现是因为没有正确使用volatile。

volatile保证了变量的可见性和禁止指令重排序，但它不保证原子性：

public class Counter {
    private volatile int count = 0;
    
    // 这个方法不是线程安全的！
    public void increment() {
        count++; // 这个操作不是原子的
    }
}

踩坑提示：volatile适合用于状态标志位，但不适合用于计数器等需要原子操作的场景。

synchronized的深度理解

synchronized是我最常用的同步工具，但它也有不少坑。记得有一次，我们在高并发场景下使用了错误的锁粒度，导致性能急剧下降。

public class SynchronizedExample {
    private final Object lock = new Object();
    private int value;
    
    // 正确的锁使用
    public void safeIncrement() {
        synchronized(lock) {
            value++;
        }
    }
    
    // 避免在同步块中执行耗时操作
    public void processData(String data) {
        synchronized(lock) {
            // 不要在这里执行IO操作或复杂计算
            value = expensiveCalculation(data);
        }
    }
}

原子类的实战应用

在最近的一个高并发计数项目中，我们大量使用了Atomic类，效果显著：

public class AtomicCounter {
    private final AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
    
    public void increment() {
        count.incrementAndGet();
    }
    
    public int get() {
        return count.get();
    }
}

实战经验：对于简单的计数器场景，Atomic类比synchronized性能更好，代码也更简洁。

避免死锁的实用技巧

死锁是并发编程中最让人头疼的问题之一。我们团队曾经因为死锁导致线上服务挂掉，教训深刻。

public class DeadLockDemo {
    private final Object lockA = new Object();
    private final Object lockB = new Object();
    
    public void method1() {
        synchronized(lockA) {
            synchronized(lockB) {
                // 业务逻辑
            }
        }
    }
    
    public void method2() {
        synchronized(lockB) {
            synchronized(lockA) { // 可能产生死锁
                // 业务逻辑
            }
        }
    }
}

解决方案：统一锁的获取顺序，使用tryLock超时机制，或者使用更高级的并发工具。