面试题：Java多线程环境下竞争条件产生的场景及解决办法

Question

描述在Java多线程编程中，哪些常见场景会产生竞争条件，如资源共享、数据更新等场景。针对这些场景，详细阐述至少两种有效的解决竞争条件的办法，并分析每种办法的优缺点。

Answer 1

常见产生竞争条件的场景

1. 资源共享场景：多个线程同时访问和操作共享资源，比如共享变量、文件、数据库连接等。例如，多个线程同时读取和修改一个共享的计数器变量。
2. 数据更新场景：当多个线程试图同时更新同一数据时容易出现竞争条件。比如在银行转账操作中，多个线程同时对账户余额进行增减操作。

解决竞争条件的办法

1. 使用synchronized关键字
   • 优点：
     • 简单易用，只需在方法或代码块前加上synchronized关键字即可实现同步。
     • 内置在Java语言中，无需额外引入复杂的库。
   • 缺点：
     • 可能导致性能瓶颈，因为synchronized是独占锁，同一时间只有一个线程能进入同步块，其他线程需等待。
     • 可能产生死锁，当多个线程相互等待对方释放锁时会出现死锁情况。
2. 使用java.util.concurrent.locks.Lock接口及其实现类（如ReentrantLock）
   • 优点：
     • 提供了更灵活的锁控制，如可中断的获取锁、公平锁等特性。
     • 性能上在高并发场景下可能优于synchronized，尤其是读多写少的场景。
   • 缺点：
     • 代码相对复杂，需要手动获取和释放锁，若忘记释放锁可能导致死锁。
     • 增加了代码维护成本，需要额外关注锁的管理。
3. 使用线程安全的类
   • 优点：
     • 代码简洁，直接使用Java提供的线程安全类即可避免竞争条件。
     • 经过充分测试，可靠性高。
   • 缺点：
     • 灵活性相对较差，不一定完全符合业务需求，可能需要进行封装或扩展。
     • 某些线程安全类在性能上可能不如自定义的同步机制，在特定场景下存在性能损耗。