一個類有一個全局變量 m，多線程對它進行增加操作，如何保證線程安全？

在多線程環境下對共享變量進行修改時，確保線程安全的關鍵是保證操作的原子性、可見性和有序性。以下是針對全局變量 m 的多線程自增操作的線程安全解決方案：

1. 使用 synchronized 關鍵字（悲觀鎖）

public class Counter {private static int m = 0;// 實例方法同步（鎖住當前實例）public synchronized void increment() {m++;}// 靜態方法同步（鎖住類的 Class 對象）public static synchronized void staticIncrement() {m++;}
}

特點：

• 簡單直接，但并發性能較低（鎖粒度較大）。
• 適用于低競爭場景。

2. 使用 ReentrantLock（顯式鎖）

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class Counter {private static int m = 0;private static final Lock lock = new ReentrantLock();public static void increment() {lock.lock();try {m++;} finally {lock.unlock();}}
}

特點：

• 更靈活（支持嘗試鎖、可中斷鎖等），但需手動管理鎖的釋放。
• 適用于需要細粒度控制的場景。

3. 使用原子類 AtomicInteger（無鎖，CAS 實現）推薦!

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;public class Counter {private static final AtomicInteger m = new AtomicInteger(0);public static void increment() {m.incrementAndGet(); // 原子性自增}
}

特點：

• 基于 CAS（Compare and Swap）實現無鎖并發，性能高。
• 適用于高并發場景（如計數器、累加器）。

5. 使用 LongAdder（高并發優化）

import java.util.concurrent.atomic.LongAdder;public class Counter {private static final LongAdder m = new LongAdder();public static void increment() {m.increment(); // 分段累加，減少競爭}public static long get() {return m.sum();}
}

特點：

• 在極高并發場景下性能優于 AtomicInteger，但讀取最終結果時需調用 sum()。
• 適用于寫多讀少的場景（如統計點擊數）。

關鍵對比

方法	原理	性能	適用場景
synchronized	悲觀鎖	低-中	低競爭、簡單同步
ReentrantLock	顯式鎖	中	需要靈活控制鎖
AtomicInteger	CAS 無鎖	高	高并發、簡單原子操作
LongAdder	分段 CAS	極高	超高并發寫、最終一致性讀

為什么 volatile 不能單獨解決自增線程安全？

volatile 僅保證：

1. 可見性：線程修改后其他線程立即可見新值。
2. 有序性：禁止指令重排序優化。

但 m++ 是非原子操作（包含讀、改、寫三步），多個線程可能同時讀到相同的舊值并覆蓋寫入，導致結果錯誤。例如：

Thread1: 讀取 m=5 → 計算 5+1=6 → 準備寫入 6
Thread2: 讀取 m=5 → 計算 5+1=6 → 寫入 6
最終結果 m=6（實際應為 7）

最佳實踐

1. 優先選擇原子類（如 AtomicInteger 或 LongAdder），兼顧性能和易用性。
2. 若需復雜同步邏輯（如條件等待），使用 ReentrantLock。
3. 避免過度依賴 synchronized，尤其是在高并發場景下。

通過合理選擇同步機制，可以確保線程安全的同時最大化性能。