Volatil vs. synchronisiert in Java: Wann sollte man welche für die Thread-Sicherheit verwenden?

Die Unterschiede zwischen Volatile und Synchronized in Java verstehen

Einführung

Java bietet zwei verschiedene Ansätze zur Gewährleistung der Thread-Sicherheit in Multithread-Umgebungen: flüchtig und synchronisiert. Obwohl beide der Aufrechterhaltung der Datenintegrität dienen, unterscheiden sie sich erheblich in ihren Mechanismen und ihrer Anwendbarkeit.

Flüchtige Variablen

Die Deklaration einer Variablen als flüchtig bedeutet, dass sie um ein Vielfaches verändert werden kann Threads gleichzeitig ausführen, ohne dass eine explizite Synchronisierung erforderlich ist. Volatile stellt sicher, dass:

• Alle Änderungen an flüchtigen Variablen sofort in den Hauptspeicher geschrieben werden, wodurch Caching-Probleme verhindert werden, die zu Dateninkonsistenzen führen könnten.
• Lesevorgänge flüchtiger Variablen spiegeln immer den neuesten Wert wider im Hauptspeicher abgelegt.

Synchronisiert Blöcke

Das synchronisierte Schlüsselwort kann zum Schutz kritischer Codeabschnitte verwendet werden, indem vor der Ausführung des geschützten Blocks eine Sperre für das umschließende Objekt erworben wird. Dies stellt sicher:

• Nur ​​ein Thread kann den synchronisierten Block gleichzeitig ausführen, wodurch Race Conditions vermieden werden.
• Lese- und Schreibvorgänge innerhalb des synchronisierten Blocks werden nacheinander geordnet und ausgeführt, wodurch eine Neuordnung der Anweisungen verhindert wird durch die JVM.
• Zugriffe auf gemeinsam genutzte Variablen innerhalb des synchronisierten Blocks haben die „passiert-bevor“-Beziehung, wodurch sichergestellt wird, dass andere Threads die Auswirkungen beobachten alle innerhalb des Blocks ausgeführten Vorgänge.

Auswahl zwischen flüchtig und synchronisiert

Die geeignete Wahl hängt von den spezifischen Anforderungen des Szenarios ab:

Verwenden Sie Volatile, wenn:

• Auf die Variable zugegriffen wird gleichzeitig von mehreren Threads und erfordert keine atomaren Lese-, Aktualisierungs- und Schreibvorgänge.
• Die Variable stellt einen unveränderlichen Verweis auf ein gemeinsam genutztes Objekt dar.
• Der Wert der Variable wird außerhalb der Klasse aktualisiert und Es ist nur ein Verweis auf den neuesten Wert erforderlich.

Synchronisiert verwenden wenn:

• Atomare Lese-, Aktualisierungs- und Schreibvorgänge sind erforderlich, um die Datenintegrität sicherzustellen.
• Der Zugriff auf gemeinsam genutzte Variablen muss vollständig exklusiv sein, um Race Conditions zu verhindern.
• Die Reihenfolge der Ausführung der Vorgänge innerhalb des kritischen Abschnitts ist für die Korrektheit von entscheidender Bedeutung.

Beispiel: Eingabeabhängige Variable

Im Beispiel einer „render“-Variablen, die durch ein Tastendruckereignis gesetzt und in der Rendering-Schleife gelesen wird, kann die Verwendung von volatile geeignet sein. Dadurch wird sichergestellt, dass die Rendering-Schleife immer den neuesten Wert der „render“-Variablen widerspiegelt, ohne dass eine explizite Synchronisierung erforderlich ist. Wenn die Rendering-Schleife jedoch komplexe Operationen an der „render“-Variablen ausführt, die atomare Aktualisierungen erfordern, wäre die Verwendung der Synchronisierung angemessener.

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