Java并发编程

Java并发编程的核心挑战

线程安全与数据竞争

• 线程安全的概念及其重要性

• 数据竞争的产生原因及常见场景

• 如何通过同步机制（如锁、原子类）避免数据竞争

  // 示例：使用synchronized关键字实现线程安全
  public class Counter {
  private int count = 0;
  public synchronized void increment() {
  count++;
  }
  public int getCount() {
  return count;
  }
  }

死锁与活锁

• 死锁的定义及产生条件

• 活锁的概念及其与死锁的区别

• 如何通过资源有序分配、超时机制等策略避免死锁

  // 示例：死锁场景
  public class DeadlockExample {
  private final Object lock1 = new Object();
  private final Object lock2 = new Object();

    public void method1() {
        synchronized (lock1) {
            synchronized (lock2) {
                // 业务逻辑
            }
        }
    }
  
    public void method2() {
        synchronized (lock2) {
            synchronized (lock1) {
                // 业务逻辑
            }
        }
    }

  }

线程间通信与协作

• 线程间通信的常见方式（如wait/notify、Condition）

• 生产者-消费者模型的实现

• 如何避免线程间通信中的虚假唤醒问题

  // 示例：使用wait/notify实现生产者-消费者模型
  public class ProducerConsumer {
  private final List<Integer> buffer = new ArrayList<>();
  private final int CAPACITY = 5;

    public void produce() throws InterruptedException {
        synchronized (this) {
            while (buffer.size() == CAPACITY) {
                wait();
            }
            buffer.add(1);
            notify();
        }
    }
  
    public void consume() throws InterruptedException {
        synchronized (this) {
            while (buffer.isEmpty()) {
                wait();
            }
            buffer.remove(0);
            notify();
        }
    }

  }

性能与可伸缩性

• 并发编程对性能的影响

• 锁竞争与性能瓶颈

• 如何通过无锁编程、线程池等技术提升性能

  // 示例：使用线程池提升性能
  ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4);
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
  executor.submit(() -> {
  // 任务逻辑
  });
  }
  executor.shutdown();

并发工具类的使用

• Java并发工具类（如CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore）的应用场景

• 如何选择合适的工具类解决并发问题

• 工具类的使用注意事项

  // 示例：使用CountDownLatch实现线程同步
  CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
  for (int i = 0; i < 3; i++) {
  new Thread(() -> {
  // 任务逻辑
  latch.countDown();
  }).start();
  }
  latch.await();

并发编程的最佳实践

• 避免过度同步

• 使用不可变对象

• 合理设计并发数据结构

• 测试与调试并发程序的技巧

  // 示例：使用不可变对象避免线程安全问题
  public final class ImmutableValue {
  private final int value;
  public ImmutableValue(int value) {
  this.value = value;
  }
  public int getValue() {
  return value;
  }
  }

未来趋势与挑战

• Java并发编程的新特性（如CompletableFuture、Flow API）

• 多核处理器与并发编程的关系

• 如何应对分布式环境下的并发挑战

  // 示例：使用CompletableFuture实现异步编程
  CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
  // 异步任务逻辑
  return "Result";
  }).thenAccept(result -> {
  // 处理结果
  });