Java 并发编程

并发的本质、内存模型、控制哲学、性能与伸缩性、测试与反模式等原理，见母篇/编程语言/并发编程.html。本文聚焦 Java/JVM 的具体落地与独有机制。

Java 并发实现栈

Java 把母篇所说的"协调机制"落地为一个分层栈，上层依赖下层：

并发设计模式（实例封闭、委托、状态依赖…）        ↓JUC 抽象（Lock、Semaphore、CyclicBarrier、CountDownLatch）        ↓同步器底座（AQS）+ 等待通知（wait/notify、Condition）        ↓硬件（内存屏障、CAS / CompareAndSwap）

AQS（AbstractQueuedSynchronizer） 是 JUC 的统一底座：用一个 volatile int state + CLH 等待队列，把"获取 / 释放"抽象为模板方法。ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch 都只是对 state 语义的不同解释。理解 AQS，等于理解半个 JUC。

可见性与有序性的 Java 工具

母篇讲清了 happens-before 的原理；Java 把它落为三个关键字，各自建立不同的 hb 边：

关键字建立的保证happens-before 规则
synchronized互斥 + 可见性 + 有序性解锁 hb 后续加锁
volatile可见性 + 有序性（非原子）写 hb 后续读
final安全发布的初始化可见性构造结束 freeze，正确发布后可见

完整的 JMM happens-before 规则（程序顺序、线程启动 / 终止、中断等）见 /编程语言/JAVA/JVM/JAVA内存模型.html。

对象共享的 Java 设计模式

母篇的设计模式是通用的（Immutable、Thread Confinement…）；Java 实践层有三个更具体的惯用法：

模式做法关键约束
实例封闭把非线程安全对象包进受控边界，对外只暴露安全接口并发策略集中在一处，最稳健
线程安全委托把安全责任交给底层线程安全组件（如 ConcurrentHashMap）不得引入跨组件的复合状态——"多个原子操作组合后不再原子"
状态依赖操作操作依赖某状态条件成立条件检查 → 等待 → 唤醒后重校验

对象安全发布的手段（静态初始化 / final / volatile / 锁）及其 hb 机制见母篇「安全发布」。

等待-通知与协作机制

等待不是睡眠，而是条件未满足时让出执行权、等待通知。

wait/notify 三原则（违反即 Bug）：

Condition（显式条件队列） 相比 wait/notify 的增量：多条件分离、精准唤醒、可中断 / 可超时等待。它是状态机式并发设计的基础设施。

取消、中断与生命周期管理

Java 没有"强杀线程"——生命周期管理是一套协作协议：

活跃性的 Java 预防

活跃性失效的原理（死锁 / 活锁 / 饥饿、Coffman 条件）见母篇「进度协调失效」。Java 层的预防手段：

问题Java 预防手段
死锁固定全局加锁顺序、tryLock(timeout) 超时放弃、一次性申请、缩小临界区
活锁随机退避（重试间隔随机化）、限制重试次数、引入协调者
饥饿公平锁 new ReentrantLock(true)、避免优先级反转、动态优先级提升

预防优于检测，设计优于补救。

JVM 锁优化

JVM 对 synchronized 做了一套自动优化，核心是按竞争程度逐级升级，避免无谓的重量级开销：

无锁 → 偏向锁 → 轻量级锁 → 重量级锁       (无竞争)  (轻度CAS竞争) (重度竞争挂起)
优化作用
偏向锁无竞争时偏向首个线程，省去 CAS（注：JDK 15 起默认废弃，JEP 374）
轻量级锁轻度竞争用 CAS 自旋，不挂起线程
自旋 / 自适应自旋短暂忙等避免上下文切换；自适应按历史动态调整自旋次数
锁消除JIT 判定不可能竞争（如未逸出的局部对象）直接去锁
锁粗化把连续的细粒度加锁合并，减少反复加解锁

前提：这些优化只能锦上添花，救不了本身不合理的并发设计。

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