JMM、线程池、锁、原子类与 CompletableFuture

Freshness metadata

• last_verified: 2026-08-24
• version_scope: Java 25
• source_type: JLS/JDK API
• stability: stable-concept

1. JMM 基础

JMM 规定线程间读取允许观察到哪些写入。常用 happens-before：程序顺序、monitor unlock→后续 lock、volatile write→后续 read、thread start/join、传递性。数据竞争是多个线程访问同一变量且至少一个写、缺少足够同步。

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final class Sequence {
  private final java.util.concurrent.atomic.AtomicLong value = new java.util.concurrent.atomic.AtomicLong();
  long next() { return value.incrementAndGet(); }
}

原子类适合单变量原子更新；多个不变量通常仍需锁、不可变快照或事务。volatile int count; count++ 仍是读—改—写复合操作。

2. Executor 与 backpressure

线程池配置不仅是线程数，还包含 queue、rejection、task ownership、timeout、cancellation 和 shutdown。无界队列把过载转化为延迟与内存增长；调用方需要并发上限或背压。

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try (var executor = java.util.concurrent.Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
    var future = executor.submit(() -> blockingCall());
    System.out.println(future.get());
}

ExecutorService 在现代 JDK 中可用 try-with-resources 关闭；业务仍需 deadline 和中断协作。虚拟线程 executor 不意味着下游数据库连接无限，应由连接池/信号量限制稀缺资源。

3. CompletableFuture

它表达 completion graph，不自动提供结构化生命周期。明确选择 thenApply/thenCompose、同步/Async executor、exceptionally/handle；为外部调用设置 timeout；避免在 common pool 内执行长阻塞任务。

4. Failure modes

线程泄漏、锁顺序死锁、忘记恢复 interrupt、共享可变状态、线程池饥饿、future 异常无人观察、取消未传播。使用 bounded load test、JFR、thread dump 与故障注入验证。