互斥锁

Java中的互斥锁是用来实现线程同步的重要机制之一，它可以保证同一时刻只有一个线程访问共享资源。在多线程编程中，互斥锁常常被用来避免线程间的竞争条件，保证程序的正确性和稳定性。

基本介绍

互斥锁是一种用来保护共享资源的锁，它能够确保在同一时刻只有一个线程能够访问共享资源。Java中的互斥锁实现主要有两种：synchronized关键字和ReentrantLock类。

synchronized关键字

synchronized关键字是Java中最基本的线程同步机制，它可以实现对共享资源的互斥访问。synchronized关键字可以用在方法或代码块中，被锁定的是对象，而不是代码。当一个线程进入被synchronized锁定的代码块时，其他线程将被阻塞，直到当前线程释放锁定。

ReentrantLock类

ReentrantLock类是Java中提供的另一种互斥锁实现，它相比synchronized关键字更为灵活。ReentrantLock类的使用方式比较复杂，需要手动获取和释放锁，但是它支持更多的高级特性，例如可重入锁、公平锁等。

优缺点

1.优点

（1）保证多线程并发访问共享资源的安全性。当多个线程同时访问同一份共享资源时，互斥锁可以保证同一时刻只有一个线程能够访问，从而避免了线程间的竞争条件。

（2）提高程序的性能。当多个线程同时访问同一份共享资源时，由于互斥锁的存在，其他线程需要等待当前线程释放锁定才能够访问共享资源，这样可以避免多个线程同时访问共享资源造成的性能问题。

2.缺点

（1）可能会引起死锁。当多个线程互相持有对方所需要的资源时，就会产生死锁的情况。因此，在使用互斥锁时需要特别注意避免死锁的发生。

（2）可能会引起性能问题。当多个线程同时访问同一份共享资源时，由于互斥锁的存在，其他线程需要等待当前线程释放锁定才能够访问共享资源，这样可能会造成性能问题。

代码示例

synchronized可以用来修饰方法或者代码块，实现对临界区的互斥访问。

public class Counter {  
    private int count;  
  
    public synchronized void increment() {  
        count++;  
    }  
  
    public synchronized void decrement() {  
        count--;  
    }  
  
    public synchronized int getCount() {  
        return count;  
    }  
}  
  
public class CounterTest {  
    public static void main(String[] args) {  
        Counter counter = new Counter();  
        Thread t1 = new Thread(() -> {  
            for (int i = 0; i < 100000; i++) {  
                counter.increment();  
            }  
        });  
        Thread t2 = new Thread(() -> {  
            for (int i = 0; i < 100000; i++) {  
                counter.decrement();  
            }  
        });  
        t1.start();  
        t2.start();  
        try {  
            t1.join();  
            t2.join();  
        } catch (InterruptedException e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
        System.out.println(counter.getCount());  
    }  
}  

在上面的代码中，Counter类表示一个计数器，increment方法和decrement方法分别对计数器加1和减1，getCount方法返回当前计数器的值。这三个方法都被synchronized关键字修饰，保证了对计数器的访问是互斥的。CounterTest类启动两个线程，一个线程调用increment方法，另一个线程调用decrement方法，两个线程同时访问计数器，但是由于synchronized的互斥特性，保证了计数器的值不会出现错误。最后输出的结果应该是0。

使用细节

• 线程安全：多个线程同时访问共享数据时，可能会发生数据竞争的问题。为了保证程序的正确性，需要使用同步机制来避免竞争问题。常见的同步机制包括synchronized关键字和Lock接口等。

• 线程状态：Java线程有不同的状态，包括新建状态、就绪状态、运行状态、阻塞状态和死亡状态。需要了解各种状态之间的转换条件以及如何使用相关的API来管理线程状态。

• 线程优先级：Java线程可以设置优先级，但是优先级并不是绝对的，仅仅是一个提示。在多个线程同时竞争CPU资源时，操作系统会根据优先级来分配CPU时间片。但是，应该避免过度依赖优先级，因为不同操作系统的实现方式可能不同。

• 线程组：线程可以被分组，以方便管理和控制。线程组可以使用ThreadGroup类来创建和管理。

• 线程间通信：多个线程之间需要进行通信时，可以使用wait()、notify()和notifyAll()等方法来进行信号的传递。在使用这些方法时，需要注意加锁和释放锁的顺序，以及如何避免死锁和饥饿等问题。

• 线程池：线程池是一种管理线程的方式，它可以在应用程序启动时创建一定数量的线程，然后将任务提交给线程池进行处理。使用线程池可以提高应用程序的性能和可伸缩性。

• 异常处理：Java线程可能会发生异常，需要在代码中进行相应的处理。通常情况下，应该避免在线程的run()方法中抛出异常，而是在捕获异常后进行相应的处理，以保证线程的正常执行。