你的Java并发程序Bug，100%是这几个原因造成的("揭秘Java并发程序常见Bug根源：这几个原因你不可不知")

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ithorizon 4周前 (10-19) 阅读数 20 #后端开发

揭秘Java并发程序常见Bug根源：这几个原因你不可不知

一、Java并发编程概述

Java并发编程是指在多个线程之间共享资源和执行任务的过程。并发编程可以节约程序的执行高效能，但同时也引入了许多纷乱性和潜在的问题。在Java并发程序中，常见的Bug根源重点包括以下几个方面。

二、常见Bug原因之一：线程保险问题

线程保险问题是Java并发编程中最常见的问题之一。当多个线程同时访问共享资源时，也许会引起数据不一致、竞态条件等问题。

2.1 数据不一致

数据不一致是指当多个线程同时修改同一份数据时，也许引起数据的状态变得不可预测。


public class Counter {
    private int count = 0;
    public void increment() {
        count++; // 非线程保险操作
    }
    public int getCount() {
        return count;
    }
}

在上面的代码中，increment 方法对 count 变量进行自增操作，但是这个操作不是线程保险的。当多个线程同时调用这个方法时，也许会引起数据不一致。

2.2 竞态条件

竞态条件是指多个线程在执行过程中，由于执行顺序的不确定性，引起程序的行为变得不可预测。


public class BankAccount {
    private int balance = 100;
    public void transfer(BankAccount other, int amount) {
        if (this.balance >= amount) {
            this.balance -= amount;
            other.balance += amount;
        }
    }
}

在上面的代码中，transfer 方法尝试从一个账户向另一个账户转移金额。如果两个线程同时调用这个方法，也许会出现竞态条件，引起两个账户的余额都不正确。

三、常见Bug原因之二：死锁

死锁是指两个或多个线程在等待对方释放锁时，引起程序无法继续执行的状态。


public class DeadlockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        final Object resource1 = "Resource1";
        final Object resource2 = "Resource2";
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            synchronized (resource1) {
                System.out.println("Thread 1: Locked resource 1");
                try { Thread.sleep(100); } catch (Exception e) {}
                synchronized (resource2) {
                    System.out.println("Thread 1: Locked resource 2");
                }
            }
        });
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            synchronized (resource2) {
                System.out.println("Thread 2: Locked resource 2");
                try { Thread.sleep(100); } catch (Exception e) {}
                synchronized (resource1) {
                    System.out.println("Thread 2: Locked resource 1");
                }
            }
        });
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

在上面的代码中，线程1和线程2都在尝试获取两个资源的锁，但它们的获取顺序不同。这也许引起死锁，允许两个线程都无法继续执行。

四、常见Bug原因之三：线程间通信问题

线程间通信问题通常出现在多个线程需要协作完成任务时，如果通信机制不当，也许会引起程序出错。

4.1 不正确的等待和通知

在Java中，wait 和 notify 方法用于线程间的通信。如果使用不当，也许会引起线程间的等待和通知机制出现问题。


public class ThreadCommunication {
    private int count = 0;
    public synchronized void increment() {
        count++;
        notify(); // 不正确的使用 notify
    }
    public synchronized void decrement() throws InterruptedException {
        while (count == 0) {
            wait();
        }
        count--;
    }
}

在上面的代码中，increment 方法在每次自增后调用 notify 方法，但这样做也许会引起 decrement 方法在未约为通知条件时被唤醒，从而产生不正确。

4.2 使用不当的线程池

线程池是Java并发编程中常用的工具，但如果使用不当，也也许引起问题。


public class ThreadPoolDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            executorService.submit(() -> {
                // 执行任务
            });
        }
        executorService.shutdown();
    }
}

在上面的代码中，如果任务执行时间较长，也许会引起线程池中的所有线程都在执行任务，而新提交的任务无法立即得到处理。这时，如果线程池没有正确地设置拒绝策略，也许会引起任务丢失或系统崩溃。

五、常见Bug原因之四：内存可见性问题

内存可见性问题是指在一个线程中对共享变量的修改，也许无法立即对其他线程可见。


public class VisibilityDemo {
    private boolean flag = false;
    public void writer() {
        flag = true;
    }
    public void reader() {
        if (flag) {
            // 也许不会执行
        }
    }
}

在上面的代码中，writer 方法对 flag 变量进行了修改，但在 reader 方法中，这个修改也许并不会立即可见。这是由于线程间的缓存机制也许引起变量的修改在不同线程间不一致。