Какими средствами Java можно предотвратить состояние гонки

Что проверяют

Различаете ли вы видимость и атомарность и знаете ли, что гарантирует каждый инструмент. Следом обычно дают код с count++ или if (!map.containsKey(k)) map.put(k, v) и просят найти проблему.

Как отвечать

Сначала определение: гонка возникает, когда результат зависит от порядка выполнения потоков, чаще всего в операциях «прочитать, изменить, записать» и «проверить, затем действовать». Дальше инструменты:

• synchronized: взаимное исключение на мониторе объекта и видимость: всё, что поток записал до выхода из блока, увидит следующий, кто войдёт по тому же монитору. Просто, но без таймаута и прерывания;
• ReentrantLock: то же плюс tryLock с таймаутом, lockInterruptibly, честная очередь и Condition. unlock() всегда в finally. Для частого чтения есть ReentrantReadWriteLock и StampedLock;
• атомарные классы: AtomicInteger, AtomicReference, compareAndSet на CAS без блокировок. Счётчику под большой конкуренцией лучше подходит LongAdder;
• volatile: только видимость и порядок. Флагу остановки хватает, а count++ это три операции, их он не спасает;
• конкурентные коллекции: ConcurrentHashMap с атомарными computeIfAbsent, merge, putIfAbsent, BlockingQueue для передачи данных между потоками;
• отказ от общего изменяемого состояния: неизменяемые объекты (final поля, record), данные в пределах потока (локальные переменные, ThreadLocal), передача сообщений вместо общих полей.

Если у вас виртуальные потоки, добавьте: до Java 24 блок synchronized закреплял виртуальный поток за несущим, поэтому в долгих блокирующих участках советовали ReentrantLock. JEP 491 это ограничение снял.

Где спотыкаются

Считают, что потокобезопасная коллекция делает код потокобезопасным. get, затем put в ConcurrentHashMap это две операции, между ними влезет другой поток, нужен compute или merge.

Ставят volatile на счётчик и считают задачу решённой.

Синхронизируются на разных объектах: на this в разных экземплярах, на объекте, созданном внутри метода, или на Integer, который после автоупаковки уже другой. Взаимного исключения тогда нет.