Java并发编程：可见性、原子性与内存模型

"Java并发编程概述，包括可见性、原子性和有序性三个关键性质，以及线程安全、死锁、活锁和饥饿等安全性及活跃性问题。文章探讨了使用无锁结构和减少锁的持有时间来提升并发性能，并详细讨论了Java内存模型中的volatile关键字和互斥锁synchronized的应用。" 在Java并发编程中，理解和掌握三个关键性质至关重要：可见性、原子性和有序性。可见性问题通常源于缓存导致的不同线程间变量状态同步延迟，而原子性是指操作不会被线程切换打断，这在多线程环境下至关重要。有序性则关注编译器优化可能带来的指令执行顺序改变。 针对并发编程中的问题，主要有线程安全（确保数据一致性）和活跃性问题（如死锁、活锁和饥饿）。为了解决这些问题，开发人员可以采用不同的策略，如使用无锁结构，如TLS（线程局部存储）、Copy-On-Write、乐观锁，以及Java提供的原子类（如AtomicInteger）和Disruptor无锁队列。同时，通过减少锁的持有时间，例如使用ConcurrentHashMap或读写锁（读无锁，写有锁），可以有效提高并发性能。 Java内存模型对于理解并发至关重要。volatile关键字能确保变量的可见性和有序性，但不保证原子性。它的作用包括立即写回内存和禁止指令重排序，遵循Happens-Before规则，确保特定操作的可见性。 互斥锁synchronized提供了线程安全的保证，可以锁定对象、类或具体资源，防止死锁。然而，它无法处理不可抢占的情况，而Lock接口下的锁可以。synchronized提供了等待通知机制，如wait()、notify()和notifyAll()，用于线程间的协作。在实践中，如示例中的Allocator类，synchronized用于管理资源的申请和释放，避免循环等待死锁。 在实际编程中，理解并应用这些并发概念和技术，能够帮助开发者编写出高效、安全的多线程Java程序。