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Java并发编程中的内存一致性错误如何预防_同步边界(Synchronization Actions)

P粉602998670

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发布时间:2026-02-26 15:42:11

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来源于php中文网

原创

java并发编程中的内存一致性错误如何预防_同步边界(synchronization actions)

volatile 不能替代 synchronized 的场景

当你只用 volatile 修饰一个计数器变量,却在多线程里反复执行 count++,结果大概率出错——这不是 volatile 不生效,而是它不保证复合操作的原子性。

  • count++ 实际包含“读取-修改-写入”三步,volatile 只确保每次读写都直通主内存,但两线程仍可能同时读到旧值、各自加 1、再写回,最终只加了一次
  • 适用于纯状态标记(如 isRunning)、单次写入后只读的配置项,或配合 CAS 操作(如 AtomicInteger 内部)
  • 若字段涉及多个变量协同更新(比如缓存 + 版本号),仅靠 volatile 无法建立同步边界,必须用锁或 synchronized 块包裹整个逻辑段

synchronized 块的临界区范围要刚刚好

把整个方法用 synchronized 修饰看似省事,但容易拖慢吞吐量;而临界区太小,又漏掉关键共享点,照样引发内存可见性问题。

  • 检查是否所有访问共享状态的路径都被同一把锁保护:比如对象内部有 cacheMaplastAccessTime,二者需同时更新,则不能只锁 map 操作,而忽略时间戳赋值
  • 避免在同步块内调用外部可重入或阻塞的方法(如 I/O、远程调用),否则会把锁持有时间不可控地拉长
  • 锁对象别用 thisgetClass(),优先用私有 final 对象(如 private final Object lock = new Object();),防止外部误锁干扰同步边界

wait/notify 必须与 synchronized 配对使用

单独调用 wait()notify() 会抛 IllegalMonitorStateException,这不是语法错误,而是 JVM 强制要求:必须先获得对象监视器(即进入 synchronized 块),才能触发等待/唤醒协议。

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  • 经典坑:在 synchronized(obj) 块里调用了 obj.wait(),但没处理 InterruptedException,导致线程中断后锁未释放或状态错乱
  • 永远用 while 循环判断条件,不用 if——因为虚假唤醒(spurious wakeup)真实存在,条件可能在 wait 返回时已不成立
  • notify() 只唤醒一个线程,若多个消费者等待同一条件,应改用 notifyAll(),否则可能永久挂起其余线程

ConcurrentHashMap 的弱一致性迭代器

你遍历 ConcurrentHashMap 的 keySet 时发现某些刚 put 的键没出现,或者 size() 返回值和实际条目数对不上——这不是 bug,是它为性能做的明确取舍。

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  • 迭代器不阻塞写操作,因此可能跳过并发插入的元素,也可能重复看到某个元素(取决于具体实现版本),但绝不会抛 ConcurrentModificationException
  • size() 在高并发下返回估算值,因为它需要累加每个 segment 的大小,而中间可能有增删,所以不适合做精确条件判断(比如 “size() == 0” 判空)
  • 若需强一致性视图,应改用 Collection.toArray() 获取快照,或换用 Collections.synchronizedMap()(但要自己管理外部同步)
内存一致性的本质不是“让变量立刻可见”,而是“让线程间对共享状态的观察顺序符合同步顺序”。很多问题不是忘了加锁,而是锁的粒度、范围或配对方式没对齐实际的数据依赖关系。

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