一、引言
在现代计算机系统中，多核处理器已经成为主流。为了充分利用多核处理器的性能，程序员需要编写并发程序。在Java中，线程是实现并发的一种重要手段。然而，线程的并发执行可能导致数据不一致、死锁等问题。因此，掌握线程同步和并发控制的方法和技巧对于编写高性能、稳定的Java程序至关重要。
二、线程同步的基本概念
线程同步是指多个线程在访问共享资源时，需要遵循一定的规则，以保证数据的一致性和完整性。在Java中，有多种方法可以实现线程同步，如synchronized关键字、Lock接口及其实现类等。
- synchronized关键字
synchronized关键字可以用于修饰方法或代码块。当一个线程访问被synchronized修饰的方法或代码块时，其他线程将被阻塞，直到该线程释放锁。例如：
public synchronized void method() {
// ...
}
public void method2() {
synchronized (this) {
// ...
}
}
- Lock接口及其实现类
Java提供了Lock接口及其实现类（如ReentrantLock）来实现线程同步。与synchronized相比，Lock接口提供了更多的灵活性，如可中断等待、公平锁等。例如：
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class MyClass {
private final Lock lock = new ReentrantLock();
public void method() {
lock.lock();
try {
// ...
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
三、线程同步的技巧
- 减小锁的粒度
在保证数据一致性的前提下，尽量减小锁的粒度，以提高程序的并发性能。例如，可以使用ConcurrentHashMap替代Hashtable，因为ConcurrentHashMap的分段锁机制可以提供更高的并发性能。
- 使用无锁数据结构
无锁数据结构是一种不依赖于锁来实现线程同步的数据结构。Java提供了一些无锁数据结构的实现，如AtomicInteger、AtomicLong等。使用无锁数据结构可以避免锁的竞争，提高程序性能。
- 使用线程池
线程池是一种管理线程的工具，它可以重用线程，减少线程创建和销毁的开销。在Java中，可以使用Executor框架提供的ThreadPoolExecutor类来创建和管理线程池。
四、避免常见的并发问题
- 死锁
死锁是指多个线程在等待对方释放锁时，互相等待而导致程序无法继续执行的现象。为了避免死锁，可以采用以下策略：
- 避免嵌套锁；
- 按顺序加锁；
- 使用定时锁；
- 使用死锁检测算法。
- 活锁
活锁是指线程在尝试获取锁时，由于条件不满足而不断尝试，导致程序无法继续执行的现象。为了避免活锁，可以在循环等待时加入随机延时，或者使用锁的公平模式。
五、总结
本文介绍了Java中线程同步的基本概念、方法和技巧，以及如何避免常见的并发问题。掌握这些知识对于编写高性能、稳定的Java程序至关重要。在实际开发中，程序员需要根据具体场景选择合适的线程同步方法和技巧，以提高程序的性能和稳定性。
