面试题：Java多线程在网络编程中的同步问题

Question

在Java网络编程中，使用多线程时常常会遇到资源竞争问题。假设你有一个网络服务器程序，多个线程可能同时访问并修改共享资源，比如一个记录客户端连接数的计数器。请描述你会如何使用同步机制（如`synchronized`关键字、`ReentrantLock`等）来确保数据的一致性和线程安全，并给出简单示例代码。

Answer 1

使用 synchronized 关键字

1. 原理：synchronized 关键字可以修饰方法或代码块。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。其他线程在锁被释放之前无法进入该同步区域，从而保证同一时间只有一个线程能访问共享资源。
2. 示例代码：

public class Server {
    private int clientCount = 0;

    // 同步方法
    public synchronized void incrementClientCount() {
        clientCount++;
    }

    public synchronized int getClientCount() {
        return clientCount;
    }
}

在上述代码中，incrementClientCount 和 getClientCount 方法都被 synchronized 修饰，这样在多线程环境下，对 clientCount 的读写操作都是线程安全的。

使用 ReentrantLock

1. 原理：ReentrantLock 是一个可重入的互斥锁，它提供了比 synchronized 更灵活的锁控制。线程在进入临界区前需要调用 lock() 方法获取锁，在离开临界区时调用 unlock() 方法释放锁。
2. 示例代码：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ServerWithLock {
    private int clientCount = 0;
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public void incrementClientCount() {
        lock.lock();
        try {
            clientCount++;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public int getClientCount() {
        lock.lock();
        try {
            return clientCount;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

在上述代码中，通过 ReentrantLock 的 lock() 和 unlock() 方法来控制对 clientCount 的访问，确保线程安全。注意在 try - finally 块中释放锁，以保证即使出现异常，锁也能被正确释放。