Java的並發(fā)原語包括synchronized、volatile、原子類、CAS和LockSupport，它們是構建高並發(fā)應用的基礎。 1.synchronized通過監(jiān)視器鎖保證原子性和可見性，並藉助內存屏障防止指令重排序；2.volatile確保變量可見性和禁止指令重排，適用於狀態(tài)標誌和單例模式；3.原子類如AtomicInteger基於CAS實現無鎖機制，適合讀多寫少場景但需注意ABA問題；4.LockSupport提供線程掛起和喚醒的底層支持，比wait/notify更靈活且無需鎖。理解這些原語有助於提升並發(fā)編程能力並解決實際問題。

Java 的並發(fā)編程是很多開發(fā)者繞不開的一塊內容，尤其是在構建高性能、高並發(fā)的應用時。很多人用過synchronized和volatile ，但真正理解Java 並發(fā)原語（Concurrency Primitives）的並不多。這篇文章不講線程池、CompletableFuture 這些高級封裝，而是從底層出發(fā)，聊聊我們平時會用到的幾個核心並發(fā)原語。

什麼是並發(fā)原語？

並發(fā)原語指的是操作系統(tǒng)或語言層面提供的最基本、最底層的同步機制。在Java 中，這些原語包括但不限於：

• synchronized關鍵字
• volatile變量
• java.util.concurrent.atomic包下的原子類
• LockSupport.park() / unpark()
• CAS（Compare and Swap）

這些機制不是並發(fā)工具類（比如ReentrantLock、CountDownLatch），而是構建這些工具的基礎。它們通常和JVM 內存模型（JMM）密切相關，影響著變量可見性、執(zhí)行順序等行為。

synchronized 到底做了什麼？

synchronized是Java 最早支持並發(fā)的關鍵字之一。它不僅能保證原子性，還能通過內置的監(jiān)視器鎖（monitor）來控制對臨界區(qū)的訪問。

你可能知道它能加鎖，但不一定了解它背後的內存屏障機制：

• 加鎖時插入Load/Store Barrier ，確保讀取的是最新的數據。
• 解鎖前插入Store Barrier ，保證修改對其他線程可見。
• 它還會阻止指令重排序。

舉個例子：多個線程同時調用一個synchronized方法，只有一個線程能進入，其餘線程阻塞等待。這個過程背後其實是對像頭中Mark Word 的狀態(tài)變化在起作用。

不過要注意， synchronized在早期版本性能確實差一些，但從JDK6 開始引入了偏向鎖、輕量級鎖等優(yōu)化後，它的性能已經非常不錯了。

volatile：不只是“可見性”

volatile經常被用來解決變量可見性問題。比如一個布爾標誌位，在多線程環(huán)境下如果不加volatile，一個線程改了另一個線程可能看不到。

但其實它還有兩個重要特性：

1. 禁止指令重排序
2. 寫操作happens-before 讀操作

這使得volatile不僅適用於簡單的狀態(tài)標誌，還適用於一些無鎖結構的設計，比如單例模式的雙重檢查鎖定。

 public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

這裡的volatile就是為了防止new 對象時的指令重排導致其他線程拿到未構造完成的對象。

原子類與CAS：無鎖也能安全

AtomicInteger 、 AtomicReference等類的背後是CAS 操作，也就是Compare-and-Swap。它是一種樂觀鎖機制，適合衝突較少的場景。

CAS 有三個操作數：內存地址V，預期值E，新值U。只有當內存中的值等於E 時，才將值更新為U。

Java 中的CAS 是通過Unsafe類實現的，而Unsafe底層又依賴CPU 指令（如x86 上的cmpxchg ）。

CAS 的好處是沒有線程阻塞，缺點是可能出現ABA 問題?？梢杂?code>AtomicStampedReference來打時間戳，避免誤判。

使用建議：

• 適用於讀多寫少、競爭不激烈的場景
• 注意循環(huán)次數過多可能導致CPU 佔用高
• 避免在大量並發(fā)下做無限重試，可以結合自旋限制

LockSupport：線程調度的原始手段

如果你看過AbstractQueuedSynchronizer （AQS）的源碼，你會發(fā)現它內部用了LockSupport.park()和LockSupport.unpark()來掛起和喚醒線程。

這兩個方法的作用很直接：

• park() ：讓當前線程休眠，直到被unpark 或中斷
• unpark(Thread) ：喚醒指定線程

相比Object.wait()和notify() ，它更靈活，不需要持有鎖就能調用，而且不會拋出異常。

但它也更容易出錯，比如調用兩次unpark只會讓線程喚醒一次，後續(xù)再調用park也不會立即返回。

基本上就這些。 Java 的並發(fā)原語雖然看起來簡單，但每個都有其適用範圍和邊界條件。理解它們的工作機制，不僅有助於寫出更高效的並發(fā)代碼，也有助於排查死鎖、內存可見性等問題。

以上是深入研究Java並發(fā)原始的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！