共享资源与竞态条件
在Java中,并发问题的核心源于多个线程同时访问共享资源，当多个线程读写同一数据时，如果缺乏适当的同步机制，就会导致竞态条件（Race Condition），即程序的执行结果依赖于线程执行的时序，从而出现不可预期的错误，两个线程同时递增一个计数器，由于指令重排序或缓存不一致，最终结果可能小于预期值，可见性问题（一个线程的修改对其他线程不可见）和原子性问题（多个操作作为一个整体被中断）也是并发编程中的常见挑战。
Java内存模型：可见性与有序性的基石
Java内存模型（JMM）是解决并发问题的关键规范，它定义了线程如何与主内存交互，确保多线程环境下的可见性和有序性。
可见性：从主内存到工作内存
JMM规定,每个线程拥有独立的工作内存（存储变量的副本），线程对变量的修改需先同步回主内存，其他线程才能读取到最新值，通过volatile关键字，可以强制变量修改后立即刷新到主内存，并且读取时直接从主内存加载，从而避免缓存不一致问题。
volatile boolean flag = false;
// 线程A
flag = true;
// 线程B
if (flag) {
// 确保读取到线程A的修改
}
有序性：禁止指令重排序
JMM通过happens-before原则约束指令执行顺序，确保特定场景下的有序性。volatile变量的写操作 happens-before 其读操作；解锁 happens-before 加锁同一把锁，这些规则避免了编译器和处理器对代码进行破坏并发逻辑的重排序。
同步机制：锁与原子类的协同
锁是最基础的同步工具,用于保护共享资源，Java提供了多种锁机制，适应不同的并发场景。
synchronized：内置的重量级锁
synchronized通过监视器（Monitor）实现原子性，确保同一时间只有一个线程进入同步代码块，它分为实例锁（作用于对象）和类锁（作用于类对象），既能保证原子性，也能通过内存语义保证可见性。
public class Counter {
private int count = 0;
public synchronized void increment() {
count++; // 原子操作
}
}
synchronized的缺点是性能开销较大（涉及用户态到内核态的切换），但在JDK 6后通过优化（如偏向锁、轻量级锁）显著提升了效率。
ReentrantLock：可重入的显式锁
java.util.concurrent.locks.ReentrantLock是synchronized的增强版，支持公平锁（按申请顺序获取锁）和非公平锁（默认，允许插队），同时提供tryLock()方法避免阻塞。
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void increment() {
lock.lock();
try {
count++;
} finally {
lock.unlock(); // 必须在finally中释放锁
}
}
原子类：无锁化的高效操作
对于简单变量的原子操作,java.util.concurrent.atomic包下的原子类（如AtomicInteger、AtomicLong）通过CAS（Compare-And-Swap）机制实现无锁并发，避免了线程上下文切换的开销。
AtomicInteger count = new AtomicInteger(0); count.incrementAndGet(); // 原子递增
CAS的原理是：如果内存值等于预期值，则更新为新值；否则重试，但需注意ABA问题（可通过AtomicStampedReference解决）。
高级并发工具：线程池与并发集合
复杂的并发场景需要更高级的工具来管理线程和数据结构。
线程池：复用线程，提升效率
频繁创建和销毁线程会带来性能损耗。java.util.concurrent.ExecutorService（如ThreadPoolExecutor）通过线程池复用线程，控制并发数，并提供任务队列（如ArrayBlockingQueue）和拒绝策略（如AbortPolicy）。
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);
pool.execute(() -> {
// 任务逻辑
});
pool.shutdown();
并发集合：线程安全的数据结构
Java提供了线程安全的集合类,如ConcurrentHashMap（分段锁实现高效并发读写）、CopyOnWriteArrayList（写时复制，适合读多写少场景）和BlockingQueue（阻塞队列，用于生产者-消费者模型）。
ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("key", 1); // 线程安全
最佳实践：避免死锁与优化性能
避免死锁
死锁发生在多个线程互相等待对方释放锁时,遵循以下原则可降低风险：
- 按固定顺序获取锁；
- 尽量使用
tryLock()设置超时； - 避免嵌套锁。
减少锁粒度
将大锁拆分为小锁,例如ConcurrentHashMap通过分段锁降低锁竞争。
使用不可变对象
不可变对象（如String）无需同步，天然线程安全，可减少同步开销。
Java通过JMM保证内存可见性和有序性,结合synchronized、ReentrantLock、原子类等同步机制解决并发安全问题，线程池和并发集合提供了高效的并发编程工具，在实际开发中，需根据场景选择合适的同步策略，平衡安全性与性能，避免死锁和过度同步，才能构建稳定的高并发系统。
