Java内存模型与并发编程注意事项详解-源码库

Java内存模型与并发编程注意事项详解

大家好，作为一名在Java并发领域摸爬滚打多年的开发者，今天我想和大家深入聊聊Java内存模型（JMM）以及在实际并发编程中需要注意的那些坑。记得我刚接触多线程编程时，经常遇到各种诡异的bug，后来才发现，很多问题都源于对JMM理解不够深入。

什么是Java内存模型

Java内存模型并不是指我们常说的堆、栈这些内存区域，而是一套规范，定义了多线程环境下，线程如何与内存进行交互。简单来说，它规定了线程对共享变量的写入何时对其他线程可见。

在实际开发中，我经常看到这样的代码：

public class VisibilityProblem {
    private boolean flag = false;
    
    public void writer() {
        flag = true;  // 操作1
    }
    
    public void reader() {
        if (flag) {   // 操作2
            // 这里可能永远不会执行
        }
    }
}

看起来很简单，对吧？但在多线程环境下，由于JMM的存在，reader线程可能永远看不到writer线程对flag的修改。这就是典型的内存可见性问题。

volatile关键字的使用

解决上述问题最直接的方法就是使用volatile关键字：

public class VisibilitySolution {
    private volatile boolean flag = false;
    
    public void writer() {
        flag = true;
    }
    
    public void reader() {
        if (flag) {
            // 现在这里一定会执行
        }
    }
}

volatile保证了变量的可见性和有序性，但不保证原子性。我在项目中就遇到过这样的坑：以为加了volatile就万事大吉，结果还是出现了数据竞争问题。

原子操作与竞态条件

来看一个经典的竞态条件例子：

public class Counter {
    private int count = 0;
    
    public void increment() {
        count++;  // 这不是原子操作！
    }
}

count++实际上包含三个步骤：读取、修改、写入。在多线程环境下，这很容易导致计数不准确。解决方案是使用AtomicInteger：

public class SafeCounter {
    private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
    
    public void increment() {
        count.incrementAndGet();
    }
}

happens-before关系

这是JMM中最重要的概念之一。我刚开始理解这个概念时也很困惑，直到在实际调试中遇到了问题才真正明白。

happens-before规则确保了某些操作的可见性顺序。比如：

程序顺序规则：一个线程中的每个操作，happens-before于该线程中的任意后续操作
volatile变量规则：对一个volatile域的写，happens-before于任意后续对这个volatile域的读
传递性：如果A happens-before B，且B happens-before C，那么A happens-before C

实战中的死锁问题

让我分享一个在项目中遇到的真实死锁案例：

public class DeadlockExample {
    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) {
                // 业务逻辑
            }
        }
    }
}

当两个线程分别调用method1和method2时，就可能发生死锁。解决方案是保持锁的获取顺序一致。