技术交流 完整笔记 查看个人主页 Java 并发编程深度剖析：5 大核心技术爆点 + 实战避坑指南，让你的代码告别并发难题 在 Java 开发领域，并发编程是提升系统性能的关键，但也因其复杂性成为许多开发者的 “噩梦”。线程安全问题、死锁、性能瓶颈等问题层出不穷，稍有不慎就可能导致系统崩溃或数据异常。本文将深入拆解 Java 并发编程中的核心技术点，提炼实战中的关键技巧与解决方案，帮你打通并发编程的 “任督二脉”。 线程池：并发性能的 “调节器”，参数设置藏着大学问 线程池是并发编程的基础组件，合理使用能显著降低线程创建销毁的开销，但参数配置不当反而会成为性能瓶颈。 核心线程数与最大线程数的设置是关键。对于 CPU 密集型任务（如数据计算），核心线程数建议设置为 CPU 核心数 + 1，避免线程切换带来的额外消耗；而 IO 密集型任务（如网络请求、文件读写），由于线程大部分时间处于等待状态，核心线程数可设置为 CPU 核心数的 2-3 倍，充分利用 CPU 资源。 工作队列的选择也有讲究。ArrayBlockingQueue 是有界队列，能防止系统资源耗尽，但需合理设置容量；LinkedBlockingQueue 默认无界，若任务持续涌入可能导致 OOM（内存溢出）；SynchronousQueue 不存储任务，适合任务处理速度快的场景。实战中，建议优先使用有界队列，配合拒绝策略（如 CallerRunsPolicy，让提交任务的线程自己执行，减缓任务提交速度），增强系统稳定性。 锁机制：从 synchronized 到 Lock，解锁并发安全的正确姿势 锁是保证线程安全的核心，但锁的使用不当会导致并发度下降，甚至引发死锁。 synchronized 是 Java 内置的锁机制，经过 JVM 优化后性能大幅提升。它采用偏向锁、轻量级锁、重量级锁的升级机制：当只有一个线程访问时，使用偏向锁，几乎无开销；多线程交替访问时，升级为轻量级锁，通过 CAS（Compare-And-Swap）避免重量级锁的互斥；当竞争激烈时，才升级为重量级锁。实际开发中，应尽量缩小 synchronized 的同步代码块范围，只锁定必要的资源，提高并发效率。 ReentrantLock 相比 synchronized 更灵活，支持公平锁与非公平锁（默认非公平，性能更高）、可中断锁、超时锁等。在需要尝试获取锁或中断等待的场景中，ReentrantLock 是更好的选择。例如，使用 tryLock (long timeout, TimeUnit unit) 可以避免线程无限期等待锁，有效防止死锁。此外，结合 Condition 可以实现更精细的线程通信，比 Object 的 wait/notify 机制更灵活。 避免死锁需遵循 “加锁顺序一致” 原则：多个线程获取锁时，按固定的顺序获取，避免交叉等待。同时，可通过 jstack 命令分析线程堆栈，及时发现潜在的死锁问题。 并发容器：告别 HashMap，拥抱线程安全的高效集合 传统集合（如 HashMap、ArrayList）在并发场景下操作会导致数据异常，并发容器则为线程安全提供了保障。 ConcurrentHashMap 是线程安全的 HashMap 替代者。JDK1.7 采用分段锁，将数据分成多个段，每个段独立加锁，提高并发度；JDK1.8 则采用 CAS+Synchronized，进一步优化性能。它支持并发读写，迭代时不会抛出 ConcurrentModificationException，适合高并发场景。 CopyOnWriteArrayList 适用于读多写少的场景。其原理是写操作时复制一份新的数组，修改后替换原数组，读操作无需加锁，性能极高。但由于写操作会复制数组，内存消耗较大，且不能保证数据的实时一致性，不适合频繁写的场景。 BlockingQueue（如 ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue）是线程通信的利器，常用于生产者 - 消费者模式。它提供了阻塞的 put 和 take 方法，当队列满时 put 阻塞，队列空时 take 阻塞，无需手动处理线程唤醒，简化了并发编程。 原子操作：CAS 机制，无锁化并发的高效实现 原子操作类（如 AtomicInteger、AtomicReference）基于 CAS 机制，实现了无锁化的线程安全操作，性能优于锁机制。 CAS 包含三个操作数：内存地址 V、预期值 A、新值 B。当且仅当 V 的值等于 A 时，才将 V 的值更新为 B，否则不做操作。但 CAS 存在 ABA 问题：线程 1 准备将值从 A 改为 B，期间线程 2 将值从 A 改为 C 再改回 A，线程 1 会误认为值未变而更新成功。解决 ABA 问题可使用 AtomicStampedReference，为值添加版本号，每次更新版本号递增，通过版本号判断值是否被修改过。 此外，CAS 在高并发下可能出现自旋次数过多的问题，导致 CPU 使用率飙升。此时可结合自适应自旋（JVM 根据历史自旋情况动态调整自旋次数）或降级为锁机制，平衡性能与资源消耗。 线程协作：从 wait/notify 到 CountDownLatch，高效同步的 N 种方式 线程间的协作是并发编程的重要场景，合理的同步方式能提升系统效率。 wait/notify 机制是最基础的线程协作方式，但使用时需注意：必须在 synchronized 同步块中调用，否则会抛出 IllegalMonitorStateException；notify 随机唤醒一个等待线程，notifyAll 唤醒所有等待线程，应根据实际需求选择，避免不必要的线程唤醒。 CountDownLatch 适合一个线程等待多个线程完成任务的场景。初始化时设置计数器，每个线程完成任务后调用 countDown () 递减计数器，等待线程调用 await () 阻塞，直到计数器为 0。例如，在测试环境中，主线程等待所有测试线程执行完毕后再汇总结果。 CyclicBarrier 与 CountDownLatch 类似，但它允许一组线程相互等待，达到屏障点后再同时继续执行，且计数器可重置复用。适合多个线程协同完成一个复杂任务的场景，如分阶段处理数据，所有线程完成当前阶段后再进入下一阶段。 Java 并发编程的魅力在于通过合理的技术手段，在保证线程安全的前提下最大化系统性能。掌握线程池的参数调优、锁机制的灵活运用、并发容器的正确选择、原子操作的无锁优势以及线程协作的同步方式，能让你的代码在高并发场景下稳定高效运行。收藏本文，在实际开发中遇到并发问题时，或许能为你提供清晰的解决思路。
