So verstehen Sie die Multithread-Synchronisierung in Java

1. Threads „Wer zuerst kommt, mahlt zuerst“

Nehmen wir ein schmutziges Beispiel: Das Badezimmer in einem Restaurant ist sehr klein und bietet kaum Platz für eine Person. Um sicherzustellen, dass es nicht zu Störungen kommt, müssen Personen, die die Toilette benutzen, beim Betreten des Badezimmers die Tür abschließen. Wir können uns das Badezimmer als eine gemeinsame Ressource vorstellen, und die vielen Menschen, die auf die Toilette gehen müssen, können als mehrere Threads betrachtet werden. Wenn das Badezimmer gerade besetzt ist, müssen andere warten, bis die Person mit dem Toilettengang fertig ist, die Tür öffnet und herauskommt. Dies ist so, als ob mehrere Threads, die sich eine Ressource teilen, nach dem Prinzip „Wer zuerst kommt, mahlt zuerst“ priorisiert werden müssen.

Jemand sagte: Was würde passieren, wenn ich diese Tür nicht hätte? Lassen Sie zwei Threads miteinander konkurrieren. Wer zuerst gewinnt, kann zuerst arbeiten. Wir wissen jedoch, dass es unweigerlich zu Streitigkeiten kommt, wenn es keine Tür zur Toilette gibt und die Menschen gemeinsam zur Toilette eilen. Der normale Ablauf der Toilettenbenutzung wird gestört und es kann zum Beispiel zu unerwarteten Ergebnissen kommen Möglicherweise sind Sie gezwungen, Dünger an der falschen Stelle auszubringen...

Gerade durch diese Tür kann jeder, der alleine die Toilette betritt, seinen Toilettengang reibungslos abschließen, ohne gestört zu werden oder gar einen Unfall zu erleiden. Das bedeutet, dass beim Toilettengang das Prinzip „Wer zuerst kommt, mahlt zuerst“ gilt.

Wenn also in einem Java-Multithread-Programm mehrere Threads um dieselbe Ressource konkurrieren, wie können wir dann sicherstellen, dass sie nicht „kämpfen“? Einige Leute sagen, dass es einen Synchronisationsmechanismus verwendet. Richtig, das obige Beispiel ist ein typischer Synchronisationsfall. Sobald der erste auf die Toilette geht, muss der zweite warten, bis der erste fertig ist, bevor er mit dem Toilettengang beginnen kann. Sobald ein Thread in einen bestimmten Prozess eintritt, muss er auf eine normale Rückkehr warten und den Prozess verlassen, bevor der nächste Thread den Prozess starten kann.

Das Wichtigste hier ist die Badezimmertür. Tatsächlich spielt die Badezimmertür die Rolle eines Ressourcenschlosses. Solange die Person, die die Toilette benutzt, die Tür abschließt, ist dies gleichbedeutend damit, das Schloss zu erhalten, und wenn sie das Schloss öffnet und herauskommt, ist es gleichbedeutend mit der Freigabe sperren.

Mit anderen Worten, der Multithread-Thread-Synchronisationsmechanismus wird tatsächlich durch das Konzept der Sperren gesteuert. Wie spiegeln sich Sperren in Java-Programmen wider?

Betrachten wir das Konzept der Sperren aus der Perspektive der JVM:

In der Java-Programmlaufzeitumgebung muss die JVM die von zwei Arten von Threads gemeinsam genutzten Daten koordinieren:

1) Im Heap gespeicherte Instanzvariablen

2) Im Methodenbereich gespeicherte Klassenvariablen

Diese beiden Datentypen werden von allen Threads gemeinsam genutzt. (Das Programm muss die im Java-Stack gespeicherten Daten nicht koordinieren. Da diese Daten für den Thread, der den Stack besitzt, privat sind.)

In der Java Virtual Machine ist jedes Objekt und jede Klasse logisch einem Monitor zugeordnet.

Bei Objekten schützt der zugehörige Monitor die Instanzvariablen des Objekts.

Bei Klassen schützen Monitore die Klassenvariablen der Klasse. (Wenn ein Objekt keine Instanzvariablen hat oder eine Klasse keine Variablen hat, überwacht der zugehörige Monitor nichts.)

Um die exklusiven Überwachungsfunktionen des Monitors zu realisieren, ordnet die Java Virtual Machine jedem Objekt und jeder Klasse eine Sperre zu. Stellt eine Berechtigung dar, die jeweils nur ein Thread haben darf. Threads erfordern keine Sperren, um auf Instanzvariablen oder Klassenvariablen zuzugreifen.

Aber wenn ein Thread die Sperre erhält, kann kein anderer Thread die Sperre für dieselben Daten erwerben, bevor er die Sperre aufhebt. (Durch das Sperren eines Objekts wird der dem Objekt zugeordnete Monitor abgerufen.)

Klassensperren werden tatsächlich mithilfe von Objektsperren implementiert. Wenn die virtuelle Maschine eine Klassendatei lädt, erstellt sie eine Instanz der Klasse java.lang.Class. Wenn ein Objekt gesperrt ist, ist das, was tatsächlich gesperrt ist, das Klassenobjekt dieser Klasse.

Ein Thread kann dasselbe Objekt mehrmals sperren. Für jedes Objekt verwaltet die Java Virtual Machine einen Sperrzähler. Jedes Mal, wenn der Thread das Objekt erhält, wird der Zähler um 1 erhöht. Bei jeder Freigabe wird der Zähler um 1 verringert. Wenn der Zählerwert 0 erreicht, wird die Sperre aktiviert ist vollständig freigegeben.

Java-Programmierer müssen sich nicht selbst sperren, Objektsperren werden intern von der Java Virtual Machine verwendet.

In einem Java-Programm müssen Sie nur einen synchronisierten Block oder eine synchronisierte Methode verwenden, um einen Überwachungsbereich zu markieren. Jedes Mal, wenn Sie einen Überwachungsbereich betreten, sperrt die Java Virtual Machine automatisch das Objekt oder die Klasse.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonSo verstehen Sie die Multithread-Synchronisierung in Java. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!