1. Sychronized和ReentrantLock有什么区别？

它们的主要区别体现在以下几个方面：

1. 语法层面：

   • Synchronized：  是Java语言的关键字，可以直接修饰实例方法、静态方法或代码块。使用简单，无需手动管理锁的获取和释放，由JVM自动完成。
   • ReentrantLock：  是Java.util.concurrent包下的一个类，需要通过实例化对象来使用。使用时需要调用lock()方法获取锁和unlock()方法释放锁，如果不手动释放，可能会导致死锁。相比synchronized，使用起来稍微复杂，但提供了更多灵活性。

2. 锁的特性：

   • 可重入性：  两者都支持可重入，即同一个线程可以重复获取同一把锁。
   • 公平性：  Synchronized锁默认是非公平的，而ReentrantLock既可以设置为非公平锁（默认），也可以设置为公平锁。
   • 中断：  ReentrantLock支持中断，线程在等待锁的过程中可以响应中断请求，而synchronized不支持中断等待的线程。
   • 条件队列：  ReentrantLock通过newCondition()方法可以创建多个Condition对象，从而实现多条件的等待唤醒，synchronized则不支持此特性。
   • 锁获取方式：  Synchronized是隐式获取和释放锁，ReentrantLock则是显式操作，可以根据业务需求选择是否需要等待一定时间或者尝试获取锁。

3. 异常处理：

   • 使用synchronized时，如果在同步代码块或方法中抛出异常，JVM会自动确保锁的释放。
   • 使用ReentrantLock时，必须在finally块中显式调用unlock()方法来释放锁，否则在异常情况下可能导致锁无法释放，进而引起死锁。

4. 底层实现：

   • Synchronized基于JVM的Monitor（监视器）机制实现。
   • ReentrantLock基于AbstractQueuedSynchronizer（AQS）框架实现，提供了更灵活的同步机制。

综上所述，synchronized适用于简单的同步场景，代码简洁，但功能有限；而ReentrantLock提供了更多高级功能，更适合复杂的并发控制场景，但需要程序员更加小心地管理锁的获取和释放。

2. Sychronized和ReentrantLock哪个效率更好？该使用哪个？

早先synchronized在某些情况下性能略逊于ReentrantLock，主要原因是synchronized在早期Java版本中缺乏细粒度的控制和优化机制。Java 7引入了一些优化，如偏向锁、轻量级锁等，极大地提高了synchronized的性能。在最新的Java版本中，对于大多数普通同步场景而言，synchronized与ReentrantLock的性能差异已经变得非常小。

具体使用哪个，取决于应用场景和具体实现。如果只需要基本的互斥锁功能，并且不需要响应中断请求或尝试非阻塞获取锁等功能，那么synchronized由于其简洁性和JVM的优化，可能更适合。如果需要更高级功能，比如公平锁、锁超时、可响应中断等，ReentrantLock的优势就体现出来了。

3. 不使用锁，如何保证并发安全？

1. 原子操作和原子类：

   • Java并发包（java.util.concurrent.atomic）提供了原子整数（AtomicInteger, AtomicLong等）、原子引用（AtomicReference）等原子类，它们的更新操作是原子性的，能够在不使用锁的情况下保证线程安全。

2. CAS（Compare-and-Swap）操作：

   • CAS是一种无锁算法，它在更新内存值时会比较旧值和预期值，如果相等则更新，否则不更新，整个过程是原子操作。Java的原子类就基于CAS实现。

3. volatile关键字：

   • volatile变量能确保多个线程之间的可见性，即一个线程对volatile变量的修改会立刻对其他线程可见。尽管volatile并不能代替锁来实现深层次的同步，但在某些简单场景下（如单例双重检查锁定的DCL模式），它可以保证初始化过程的线程安全性。

4. 不可变对象：

   • 不可变对象在创建后其状态就不能再更改，因此天生线程安全。多线程环境下，可以安全地共享不可变对象。

5. Thread-Local变量：

   • ThreadLocal为每个线程提供独立的变量副本，不同线程之间彼此不影响，因此无需锁来同步。

6. 并发集合类：

   • Java并发包提供了很多并发安全的集合类，如ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue等，它们内部通过各种无锁或细粒度锁的算法实现并发安全。

4.HashMap为什么线程不安全?怎么解决？

HashMap在多线程环境下线程不安全的原因主要包括以下几个方面：

非线程同步： HashMap的内部并没有实现任何的线程同步机制，这意味着多个线程可以同时对HashMap进行读写操作。当多个线程同时执行put、remove等操作时，可能会造成数据的不一致。

结构修改操作的原子性： HashMap的操作（如put、resize等）并非原子性的。例如，在添加元素时，可能涉及到数组定位、链表插入、数组扩容等多个步骤。如果在这期间有其他线程同时修改HashMap，可能导致数据结构的混乱，如链表形成环状结构（特别是在JDK 1.7的扩容过程中尤为突出）。

扩容时的并发问题： 当HashMap的容量不够时，会进行扩容操作，这是一个复杂的操作，涉及新数组的创建、旧数组元素的迁移。如果在扩容过程中有其他线程也在进行put操作，可能会出现数据丢失、重复添加或链表断裂等问题。

哈希冲突时的并发问题： 在哈希冲突的情况下，HashMap使用链地址法（拉链法）解决冲突，即同一个哈希桶内的元素构成链表。如果多个线程同时对同一个桶中的元素进行操作，可能会导致链表结构破坏，进而引发数据不一致。

解决方法：

1. 使用线程安全的集合类： 最常用且高效的解决方式是使用Java并发包java.util.concurrent中的ConcurrentHashMap。ConcurrentHashMap内部采用分段锁（Segment）机制，允许多个线程同时访问不同分段的数据，大大提高了并发性能。
2. 使用Collections.synchronizedMap()包装： 可以通过Collections.synchronizedMap()方法对HashMap进行包装，返回一个线程安全的Map，但这将对整个Map的所有操作进行同步，可能会导致并发性能下降，尤其是在高并发场景下，因为每次操作都需要获取锁。

Map<String, String> syncHashMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());

3. 使用Hashtable： 虽然Hashtable是线程安全的，但由于它使用的是全表锁，性能较低，且已逐渐被ConcurrentHashMap替代，因此现在并不推荐使用。