面试题：Java中如何确保Socket编程中多线程访问共享资源的线程安全

Question

在Java Socket编程场景下，若多个线程需要访问和修改共享资源，你可以采取哪些措施来保证线程安全？请至少列举两种方法，并简要说明每种方法的原理和适用场景。

Answer 1

1. 使用synchronized关键字

   • 原理：synchronized关键字可以用来修饰方法或者代码块。当一个线程进入被synchronized修饰的方法或代码块时，它会自动获取对象的锁（对于静态方法，获取的是类的锁）。其他线程如果也想进入该同步区域，必须等待锁的释放。这样就保证了同一时间只有一个线程能访问共享资源，从而实现线程安全。
   • 适用场景：适用于对共享资源的访问频率较高，且同步代码块或方法执行时间相对较短的场景。例如在一个简单的计数器类中，对计数器变量的增减操作可以使用synchronized修饰方法来保证线程安全。

2. 使用ReentrantLock

   • 原理：ReentrantLock是Java 5.0引入的一个可重入的互斥锁，它提供了比synchronized更灵活的锁控制。ReentrantLock通过内部的AQS（AbstractQueuedSynchronizer）框架来实现线程的排队等待和锁的分配。线程获取锁时调用lock()方法，释放锁时调用unlock()方法，使用tryLock()方法可以尝试获取锁而不阻塞。
   • 适用场景：适用于需要更细粒度控制锁的获取和释放，以及需要实现公平锁（按照线程等待的先后顺序获取锁）的场景。比如在复杂的并发数据结构实现中，需要精确控制锁的获取和释放时机时，可以使用ReentrantLock。

3. 使用ThreadLocal

   • 原理：ThreadLocal为每个线程提供一个独立的变量副本，每个线程访问自己的副本，不会相互干扰，从而避免了线程安全问题。当一个线程调用ThreadLocal的get()方法时，它会获取到属于自己的变量副本；调用set()方法时，也是对自己的副本进行操作。
   • 适用场景：适用于每个线程需要有自己独立的上下文数据，且数据与线程生命周期相关的场景。例如在数据库连接管理中，每个线程需要维护自己的数据库连接，就可以使用ThreadLocal来管理数据库连接对象。