如何在Java中实现并发访问的线程安全？

Question

在实际开发中，有时需要多个线程同时访问和修改共享资源（例如一个变量或集合）。如果不处理线程同步，可能会导致数据不一致问题。请设计一个简单的Java程序，演示如何使用synchronized关键字或ReentrantLock类来确保多个线程并发访问共享资源时的数据安全。并解释这两种方法的优缺点。

Answer 1

以下回复参考：皆我百晓生、券券喵儿等免费微信小程序作答:

要在Java中实现并发访问的线程安全，主要可以使用两种方法：使用synchronized关键字或者使用ReentrantLock类。下面是两个简单的例子，一个使用synchronized关键字，一个使用ReentrantLock类，展示如何实现线程安全的并发访问。

使用synchronized关键字实现线程安全：

假设有一个简单的计数器类，多个线程需要并发地增加这个计数器的值。为了保证线程安全，我们可以使用synchronized关键字来同步访问这个计数器。

public class Counter {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

在这个例子中，increment方法使用了synchronized关键字，这意味着当一个线程正在执行这个方法时，其他线程必须等待，直到当前线程执行完毕才能访问这个方法。这样就保证了在多线程环境下，对共享资源（这里是count变量）的访问是线程安全的。但是，synchronized关键字也有其缺点，它会导致线程阻塞，降低了并发性能。另外，使用synchronized保护的代码块只能是整个方法或整个代码块，无法精确控制哪些代码需要同步。

使用ReentrantLock类实现线程安全：

使用ReentrantLock类也可以实现线程安全的并发访问。ReentrantLock提供了更灵活的同步机制，允许更精细的控制。下面是一个使用ReentrantLock的例子：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Counter {
    private int count = 0;
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public void increment() {
        lock.lock();  // 获取锁
        try {
            count++;
        } finally {
            lock.unlock();  // 释放锁
        }
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

在这个例子中，我们使用了ReentrantLock来保护计数器的增加操作。lock方法用于获取锁，unlock方法用于释放锁。在try-finally块中执行同步代码可以确保锁总是被释放，即使出现异常也不会导致死锁。ReentrantLock相比synchronized关键字的一个优点是它可以实现更精细的同步控制，并且不会导致线程阻塞，有助于提高并发性能。但它的缺点是它需要更多的代码来实现同步控制，可能会增加编程的复杂性。另外，如果不正确使用（如忘记释放锁），可能会导致死锁等问题。因此在使用时需要特别注意。