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Java同步与线程安全的核心概念

P粉602998670

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发布时间:2026-02-02 13:59:46

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来源于php中文网

原创

synchronized锁的是对象的监视器(monitor),即对象本身;实例方法或synchronized(this)锁当前实例,静态方法锁Class对象,不同实例可并发执行。

java同步与线程安全的核心概念

Java里synchronized到底锁的是什么

它锁的是对象的监视器(monitor),不是代码块、不是方法、更不是变量。一个对象只有一个monitor,所以多个线程竞争同一对象的synchronized代码块时才会真正互斥。

常见误区:以为synchronized(this)synchronized实例方法等价——确实等价;但synchronized静态方法锁的是Class对象,和实例锁完全不冲突。

  • 实例方法或synchronized(this) → 锁当前实例(this
  • 静态方法或synchronized(ClassName.class) → 锁该类的Class对象
  • 不同实例的synchronized方法可并发执行(锁对象不同)
  • 用字符串字面量作锁(如synchronized("abc"))极危险:常量池共享,易导致意外交互

volatile能替代synchronized吗

不能。它只保证可见性和禁止指令重排序,不提供原子性。

典型反例:volatile int count; 然后做count++——这个操作包含读、加1、写三步,volatile无法保证这三步整体不可分割。结果就是并发自增大概率丢数据。

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  • 适合场景:状态标志位(如volatile boolean running = true;)、双重检查锁里的单例引用
  • 不适合场景:复合操作(++--+=)、依赖前值的判断(如if (flag) { doSomething(); flag = false; }
  • 注意:volatile字段的写操作会刷新所有共享变量到主存,但不阻塞线程

ReentrantLock比synchronized多了什么

核心是“可编程性”:能响应中断、支持超时、可查询等待队列、支持公平/非公平策略、能绑定多个Condition

但代价是必须显式lock()unlock(),且unlock()必须放在finally块中,否则极易死锁。

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
try {
    if (!lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {
        throw new RuntimeException("acquire timeout");
    }
    // 临界区
} catch (InterruptedException e) {
    Thread.currentThread().interrupt();
} finally {
    if (lock.isHeldByCurrentThread()) {
        lock.unlock();
    }
}
  • lock.tryLock() 可避免无限等待;tryLock(long, TimeUnit) 支持超时
  • lock.lockInterruptibly() 让等待线程可被interrupt()打断
  • 默认是非公平锁(性能更好),构造时传true可启用公平模式(按等待顺序分配)
  • 别在synchronized里嵌套ReentrantLock,也没必要——两者解决同一类问题,混用只会增加复杂度

ConcurrentHashMap为什么不用全局锁

Java 8之后彻底弃用分段锁(Segment),改用CAS + synchronized锁单个Node桶(bucket)。

这意味着:读操作几乎无锁(依赖volatile和final语义),写操作只锁哈希冲突链表或红黑树的头节点,不同桶之间完全并发。

  • 初始化时不立即分配数组,首次put才触发initTable()
  • size()返回的是估算值(多段计数累加),要精确值得用mappingCount()
  • computeIfAbsent() 是安全的,内部已处理并发重复计算问题;但不要在lambda里调用可能阻塞或递归的操作
  • 遍历时若其他线程修改,不会抛ConcurrentModificationException,但可能漏掉刚插入的元素(弱一致性)
实际写并发代码时,最容易被忽略的是锁粒度与生命周期——锁太粗,吞吐上不去;锁太细,逻辑分散难维护;而忘了释放ReentrantLock或误用volatile做计数,往往在线上压测时才暴露。

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