阿里开发手册嵩山版-编程规约 (七)并发处理

本文主要是介绍阿里开发手册嵩山版-编程规约 (七)并发处理，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

历史版本

前言

《Java 开发手册》是阿里巴巴集团技术团队的集体智慧结晶和经验总结，经历了多次大规模一线实战的检验及不断完善，公开到业界后，众多社区开发者踊跃参与，共同打磨完善，系统化地整理成册，当前的版本是嵩山版。现代软件行业的高速发展对开发者的综合素质要求越来越高，因为不仅是编程知识点，其它维度的知识点也会影响到软件的最终交付质量。比如：五花八门的错误码人为地增加排查问题的难度；数据库的表结构和索引设计缺陷带来的系统架构缺陷或性能风险；工程结构混乱导致后续项目维护艰难；没有鉴权的漏洞代码易被黑客攻击等等。所以本手册以 Java 开发者为中心视角，划分为编程规约、异常日志、单元测试、安全规约、MySQL 数据库、工程结构、设计规约七个维度，再根据内容特征，细分成若干二级子目录。

另外，依据约束力强弱及故障敏感性，规约依次分为【强制】、【推荐】、【参考】三大类。在延伸信息中，“说明”对规约做了适当扩展和解释；“正例”提倡什么样的编码和实现方式；“反例”说明需要提防的雷区，以及真实的错误案例。

手册的愿景是码出高效，码出质量。现代软件架构的复杂性需要协同开发完成，如何高效地协同呢？无规矩不成方圆，无规范难以协同，比如，制订交通法规表面上是要限制行车权，实际上是保障公众的人身安全，试想如果没有限速，没有红绿灯，谁还敢上路行驶？对软件来说，适当的规范和标准绝不是消灭代码内容的创造性、优雅性，而是限制过度个性化，以一种普遍认可的统一方式一起做事，提升协作效率，降低沟通成本。代码的字里行间流淌的是软件系统的血液，质量的提升是尽可能少踩坑，杜绝踩重复的坑，切实提升系统稳定性，码出质量。

我们已经在 2017 杭州云栖大会上发布了配套的 Java 开发规约 IDE 插件，下载量达到 162 万人次，阿里云效也集成了代码规约扫描引擎。次年，发布 36 万字的配套详解图书《码出高效》，本书秉持“图胜于表，表胜于言”的理念，深入浅出地将计算机基础、面向对象思想、JVM 探源、数据结构与集合、并发与多线程、单元测试等知识客观、立体地呈现出来。紧扣学以致用、学以精进的目标，结合阿里巴巴实践经验和故障案例，与底层源码解析融会贯通，娓娓道来。《码出高效》和《Java开发手册》稿费所得收入均捐赠公益事情，希望用技术情怀帮助更多的人。

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一、编程规约

(七) 并发处理

1.【强制】获取单例对象需要保证线程安全，其中的方法也要保证线程安全。

说明：资源驱动类、工具类、单例工厂类都需要注意。

2.【强制】创建线程或线程池时请指定有意义的线程名称，方便出错时回溯。

正例：自定义线程工厂，并且根据外部特征进行分组，比如，来自同一机房的调用，把机房编号赋值给whatFeatureOfGroup

public classUserThreadFactoryimplementsThreadFactory{

private finalString namePrefix;

private finalAtomicInteger nextId=newAtomicInteger(1);

// 定义线程组名称，在利用 jstack 来排查问题时，非常有帮助

UserThreadFactory(String whatFeatureOfGroup) {

namePrefix="From UserThreadFactory's "+whatFeatureOfGroup+"-Worker-";

}

@Override

publicThreadnewThread(Runnable task) {

String name=namePrefix+nextId.getAndIncrement();

Thread thread=newThread(null,task,name,0,false);

System.out.println(thread.getName());

returnthread;

}

3.【强制】线程资源必须通过线程池提供，不允许在应用中自行显式创建线程。

说明：线程池的好处是减少在创建和销毁线程上所消耗的时间以及系统资源的开销，解决资源不足的问题。

如果不使用线程池，有可能造成系统创建大量同类线程而导致消耗完内存或者“过度切换”的问题。

4.【强制】线程池不允许使用 Executors 去创建，而是通过 ThreadPoolExecutor 的方式，这

样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。

说明：Executors 返回的线程池对象的弊端如下：

1）FixedThreadPool和SingleThreadPool：

允许的请求队列长度为 Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量的请求，从而导致 OOM。

2）CachedThreadPool：

允许的创建线程数量为 Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量的线程，从而导致 OOM。

5.【强制】SimpleDateFormat是线程不安全的类，一般不要定义为static变量，如果定义为static，

必须加锁，或者使用DateUtils工具类。

正例：注意线程安全，使用 DateUtils。亦推荐如下处理：

private static finalThreadLocal<DateFormat>df=newThreadLocal<DateFormat>() {

@Override

protectedDateFormatinitialValue() {

return newSimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");

}

};

说明：如果是 JDK8 的应用，可以使用 Instant 代替 Date，LocalDateTime 代替 Calendar，

DateTimeFormatter 代替 SimpleDateFormat，官方给出的解释：simple beautiful strong immutable

thread-safe。

6.【强制】必须回收自定义的 ThreadLocal 变量，尤其在线程池场景下，线程经常会被复用，

如果不清理自定义的 ThreadLocal 变量，可能会影响后续业务逻辑和造成内存泄露等问题。

尽量在代理中使用 try-finally 块进行回收。

正例：

objectThreadLocal.set(userInfo);

try{

// ...

}finally{

objectThreadLocal.remove();

}

7.【强制】高并发时，同步调用应该去考量锁的性能损耗。能用无锁数据结构，就不要用锁；能

锁区块，就不要锁整个方法体；能用对象锁，就不要用类锁。

说明：尽可能使加锁的代码块工作量尽可能的小，避免在锁代码块中调用 RPC 方法。

8.【强制】对多个资源、数据库表、对象同时加锁时，需要保持一致的加锁顺序，否则可能会造成死锁。

说明：线程一需要对表 A、B、C 依次全部加锁后才可以进行更新操作，那么线程二的加锁顺序也必须是 A、 B、C，否则可能出现死锁。

9.【强制】在使用阻塞等待获取锁的方式中，必须在 try 代码块之外，并且在加锁方法与 try 代码块之间没有任何可能抛出异常的方法调用，避免加锁成功后，在 finally 中无法解锁。

说明一：如果在 lock 方法与 try 代码块之间的方法调用抛出异常，那么无法解锁，造成其它线程无法成功获取锁。

说明二：如果 lock 方法在 try 代码块之内，可能由于其它方法抛出异常，导致在 finally 代码块中unlock 对未加锁的对象解锁，它会调用 AQS 的 tryRelease 方法（取决于具体实现类），抛出 IllegalMonitorStateException 异常。

说明三：在 Lock 对象的 lock 方法实现中可能抛出 unchecked 异常，产生的后果与说明二相同。

正例：

Lock lock=newXxxLock();

// ...

lock.lock();

try{

doSomething();

doOthers();

}finally{

lock.unlock();

}

反例：

Lock lock=newXxxLock();

// ...

try{

// 如果此处抛出异常，则直接执行 finally 代码块

doSomething();

// 无论加锁是否成功，finally 代码块都会执行

lock.lock();

doOthers();

}finally{

lock.unlock();

}

10.【强制】在使用尝试机制来获取锁的方式中，进入业务代码块之前，必须先判断当前线程是否持有锁。锁的释放规则与锁的阻塞等待方式相同。

说明：Lock 对象的 unlock 方法在执行时，它会调用 AQS 的 tryRelease 方法（取决于具体实现类），如果当前线程不持有锁，则抛出 IllegalMonitorStateException 异常。

正例：

Lock lock=newXxxLock();

// ...

booleanisLocked=lock.tryLock();

if(isLocked) {

try{

doSomething();

doOthers();

}finally{

lock.unlock();

}

11.【强制】并发修改同一记录时，避免更新丢失，需要加锁。要么在应用层加锁，要么在缓存加锁，要么在数据库层使用乐观锁，使用 version 作为更新依据。

说明：如果每次访问冲突概率小于 20%，推荐使用乐观锁，否则使用悲观锁。乐观锁的重试次数不得小于 3 次。

12.【强制】多线程并行处理定时任务时，Timer 运行多个 TimeTask 时，只要其中之一没有捕获抛出的异常，其它任务便会自动终止运行，使用 ScheduledExecutorService 则没有这个问题。

13.【推荐】资金相关的金融敏感信息，使用悲观锁策略。

说明：乐观锁在获得锁的同时已经完成了更新操作，校验逻辑容易出现漏洞，另外，乐观锁对冲突的解决策略有较复杂的要求，处理不当容易造成系统压力或数据异常，所以资金相关的金融敏感信息不建议使用乐观锁更新。

正例：悲观锁遵循一锁、二判、三更新、四释放的原则。

14.【推荐】使用 CountDownLatch 进行异步转同步操作，每个线程退出前必须调用 countDown 方法，线程执行代码注意 catch 异常，确保 countDown 方法被执行到，避免主线程无法执行至 await 方法，直到超时才返回结果。

说明：注意，子线程抛出异常堆栈，不能在主线程 try-catch 到。

15.【推荐】避免 Random 实例被多线程使用，虽然共享该实例是线程安全的，但会因竞争同一 seed 导致的性能下降。

说明：Random 实例包括 java.util.Random 的实例或者 Math.random()的方式。

正例：在 JDK7 之后，可以直接使用 API ThreadLocalRandom，而在 JDK7 之前，需要编码保证每个线程持有一个单独的 Random 实例。

16.【推荐】通过双重检查锁（double-checked locking）（在并发场景下）存在延迟初始化的优化问题隐患（可参考 The "Double-Checked Locking is Broken" Declaration），推荐解决方案中较为简单一种（适用于 JDK5 及以上版本），将目标属性声明为 volatile 型，比如将 helper 的属性声明修改为`private volatile Helper helper = null;`。

正例：

public classLazyInitDemo{

privatevolatile Helper helper=null;

publicHelpergetHelper() {

if(helper==null) {

synchronized(this) {

if(helper==null) {helper=newHelper(); }

}

returnhelper;

}

// other methods and fields...

}