理解并发安全：原子性、可见性和策略

并发安全是多线程编程中的关键概念，确保在一个或多个线程同时访问和修改共享数据时，系统能正确且一致地执行。以下几点是理解和实现并发安全的关键要素： 1. **类的线程安全定义**：一个类在多线程环境下表现得始终如一且正确，即使不同线程以任意方式并发使用，都保持一致性，称为线程安全。线程安全体现在操作的原子性（不可被中断的操作）和内存的可见性（修改后的状态对其他线程可见）。 2. **栈封闭与无状态设计**：通过将变量声明在方法内，利用栈封闭限制变量的作用域，可以避免数据竞争。无状态类没有共享成员变量，简化了并发处理，减少了潜在问题。 3. **不可变对象**：通过final关键字确保对象不可变，特别是对象内部的属性也必须是不可变，这样可以避免多线程环境中的状态改变。若对象内部有其他可变对象，需确保这些对象也是不可变的。 4. **volatile关键字**：用于保证成员变量在多线程间的可见性，特别适合于一个线程写、多个线程读的情况。它能确保每次读取到的是最新的值，而不是之前某个线程缓存的旧值。 5. **加锁与CAS（Compare-and-Swap）**：用于保护共享数据，确保在更新时的一致性和原子性。加锁机制强制线程排队访问，而CAS则是一种低级同步机制，试图在不阻塞的情况下更新数据。 6. **安全发布**：防止非线程安全的对象被共享，确保成员变量不会被错误地修改，尤其是通过get方法返回的对象。正确的方式是在需要时进行同步。 7. **ThreadLocal**：线程局部存储，每个线程有自己的副本，解决了全局共享数据导致的线程安全问题，因为它在每个线程中创建新的实例，降低了数据冲突。 8. **死锁分析**：死锁可能由于多个线程争夺有限资源而形成，特别是当资源分配顺序不一致时。解决办法包括保证加锁顺序、动态调整加锁策略和避免循环等待。 9. **其他安全问题**：活锁（多个线程争抢锁，但都不释放，形成僵局）可通过随机休眠解决；线程饥饿（某些线程长期得不到资源）可通过调整锁的分配策略来改善。 10. **性能优化**：关注上下文切换和内存同步的开销，通过减少锁的竞争、缩小锁的范围和粒度，以及采用锁分段和非独占锁技术提高性能。 11. **线程安全单例模式**：双重检查锁定是实现线程安全单例的一种策略，分为懒汉式（延迟加载）和饿汉式（预加载）两种模式，根据应用场景选择合适的实现方式。 理解并遵循这些原则，可以有效地提升多线程应用的可靠性和性能，避免常见的并发问题。