摘要：保护线程安全是多线程编程中的核心问题，关键在于控制共享资源的访问并协调线程间的执行顺序。以下是常用的基本方法及其适用场景：
保护线程安全是多线程编程中的核心问题，关键在于控制共享资源的访问并协调线程间的执行顺序。以下是常用的基本方法及其适用场景：
1. 互斥锁（Mutex Locks）
机制：通过锁（如 synchronized 或 ReentrantLock）确保同一时刻仅一个线程访问共享资源。适用场景：临界区代码需要独占访问时（如账户余额修改）。注意事项：Ø 避免死锁：按固定顺序获取锁，或使用超时机制（如 tryLock）。
Ø 缩小锁粒度：仅锁定必要代码块，减少竞争。
Java
// Java 示例：synchronized 关键字
public synchronized void increment {
count++;
}
2. 线程安全的数据结构
机制：直接使用线程安全的容器（如 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList），内部已实现同步逻辑。适用场景：高频读操作（如缓存）、避免手动加锁的复杂性。优势：比手动同步更高效（如分段锁优化）。java
// Java 示例：ConcurrentHashMap
Map safeMap = new ConcurrentHashMap;
3. 原子操作（Atomic Classes）
机制：利用 CAS（Compare-And-Swap）指令实现无锁原子操作（如 AtomicInteger）。适用场景：计数器、状态标志等简单操作。优势：无锁，性能优于传统锁机制。java
// Java 示例：AtomicInteger
AtomicInteger atomicCount = new AtomicInteger(0);
atomicCount.incrementAndGet; // 线程安全的递增
4. 不可变对象（Immutable Objects）
机制：对象构造后状态不可变（如 String、LocalDateTime），无需同步。实现方式：Ø 所有字段声明为 final。
Ø 不暴露修改方法（如 setter）。
Ø 返回防御性拷贝。
java
// Java 示例：不可变类
public final class ImmutablePoint {
private final int x;
private final int y;
public ImmutablePoint(int x, int y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
// 仅提供getter，无setter
}
5. 线程局部变量（ThreadLocal）
机制：每个线程拥有独立变量副本（如 ThreadLocal），避免共享。适用场景：数据库连接、用户会话等需隔离线程的状态。注意事项：及时清理（如 remove），防止内存泄漏。java
// Java 示例：ThreadLocal
ThreadLocal threadLocalCount = ThreadLocal.withInitial( -> 0);
threadLocalCount.set(threadLocalCount.get + 1);
6. 避免共享状态
机制：通过无状态设计或消息传递（如 Actor 模型、队列）减少共享。示例：Ø 无状态服务类：依赖参数而非成员变量。
Ø 消息队列：使用 BlockingQueue 解耦生产者与消费者。
java
// Java 示例：BlockingQueue 实现生产者-消费者
BlockingQueue queue = new LinkedBlockingQueue;
// 生产者线程
queue.put(data);
// 消费者线程
Integer data = queue.take;
7. 读写锁（ReadWriteLock）
机制：区分读锁（共享）和写锁（独占），提升读多写少场景的性能。适用场景：配置信息等高频读取、低频更新的资源。java
// Java 示例：ReentrantReadWriteLock
ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock;
lock.readLock.lock; // 读操作
lock.writeLock.lock; // 写操作
8. volatile 关键字
机制：保证变量的可见性（直接读写主内存），但不保证原子性。适用场景：状态标志（如 boolean isRunning），需快速失效的循环条件。java
// Java 示例：volatile 标志位
private volatile boolean isRunning = true;
选择策略
简单操作：优先用原子类（如 AtomicInteger）。高频读：选择读写锁或 ConcurrentHashMap。复杂逻辑：使用显式锁（如 ReentrantLock）控制粒度。避免锁竞争：通过无锁设计或减少共享状态。常见陷阱
死锁：避免嵌套锁或使用超时检测。活锁：线程不断重试却无法进展（需引入随机退避）。资源泄漏：确保锁和 ThreadLocal 及时释放。通过合理选择上述方法，结合性能测试和代码审查，可有效实现线程安全。
来源：老客数据一点号