Vertieftes Verständnis der Thread-Synchronisation und gegenseitigen Ausschlussmechanismen in der Java-Entwicklung

In der Java-Entwicklung ist Multithread-Programmierung zu einer unvermeidlichen Situation geworden. Multithreading beinhaltet zwangsläufig Thread-Synchronisation und Mechanismen zum gegenseitigen Ausschluss. Daher ist es für Programmierer sehr wichtig, ein tiefes Verständnis der Thread-Synchronisation und Mechanismen zum gegenseitigen Ausschluss in der Java-Entwicklung zu haben.

1. Thread-Synchronisationsmechanismus

Wenn in einer Multithread-Umgebung mehrere Threads gleichzeitig auf dieselbe Ressource zugreifen, kann es zu Datenkonkurrenzproblemen kommen. Zu den Datenwettlaufproblemen gehören der Zugriff auf dieselbe Variable, der gleichzeitige Aufruf derselben Methode usw. Zu diesem Zeitpunkt ist ein Thread-Synchronisationsmechanismus erforderlich, um Datenwettbewerbsprobleme zu vermeiden.

Die Grundidee des Thread-Synchronisationsmechanismus ist: Beim Zugriff auf gemeinsam genutzte Ressourcen darf nur ein Thread den Zugriffsvorgang ausführen, und andere Threads müssen warten, bis der aktuelle Zugriffsvorgang beendet ist, bevor sie weiter zugreifen können. Zu den in Java häufig verwendeten Thread-Synchronisationsmechanismen gehören das synchronisierte Schlüsselwort und die Lock-Schnittstelle.

1. synchronisiertes Schlüsselwort

Das synchronisierte Schlüsselwort wird zum Ändern von Methoden oder Codeblöcken verwendet. Es kann den Zugriff mehrerer Threads auf gemeinsam genutzte Ressourcen serialisieren, um sicherzustellen, dass nur ein Thread gleichzeitig auf gemeinsam genutzte Ressourcen zugreift.

Um synchronisierte Synchronisierungsvorgänge für Methoden durchzuführen, können Sie die folgenden zwei Methoden verwenden:

public class Test {
  // synchronized 修饰方法
  public synchronized void testMethod() {
    // 对共享资源进行访问
  }

  // 在方法内部，使用 synchronized 代码块
  public void testMethod2() {
    synchronized(this){
      // 对共享资源进行访问
    }
  }
}

Für ein Objekt wird die synchronisierte Sperre auf das Mark Word-Markierungsbit im Objektheader implementiert, wenn ein Thread eine synchronisierte Methode oder einen synchronisierten Code ausführt Blockieren, wird versucht, die Sperre des Objekts zu erlangen.

2. Lock-Schnittstelle

In Java ist die Lock-Schnittstelle eine wiedereintrittsfähige Mutex-Sperre, die das synchronisierte Schlüsselwort ersetzen kann und eine flexiblere Synchronisationssteuerung bietet. Die Lock-Schnittstelle bietet zwei Implementierungen: ReentrantLock und ReentrantReadWriteLock.

public class Test {
  // Lock接口的使用
  private Lock lock = new ReentrantLock();
  
  public void testMethod() {
    lock.lock();
    try {
      //对共享资源进行访问
    } finally {
      lock.unlock();
    }
  }
}

Wenn Sie die Lock-Schnittstelle verwenden, müssen Sie den Try-Finally-Block verwenden, um sicherzustellen, dass die Sperre aufgehoben wird. Durch das Aufheben der Sperre im Final-Block kann sichergestellt werden, dass die Sperre nach dem Erwerb der Sperre sicher aufgehoben werden kann Die Methode wird normal ausgeführt oder es wird eine Ausnahme ausgelöst.

2. Mechanismus zum gegenseitigen Ausschluss von Threads

Der Mechanismus zum gegenseitigen Ausschluss von Threads ist eine Möglichkeit, die Thread-Synchronisierung zu implementieren. Wenn mehrere Threads um die Sperre desselben Objekts konkurrieren, kann nur ein Thread die Sperre belegen. Der gegenseitige Ausschlussmechanismus stellt sicher, dass nur ein Thread gleichzeitig ein bestimmtes Codesegment ausführt oder auf eine bestimmte Ressource zugreift.

Der gegenseitige Thread-Ausschlussmechanismus wird in Java normalerweise über das synchronisierte Schlüsselwort oder die Lock-Schnittstelle implementiert. Wenn ein Thread eine Sperre für ein Objekt erhält, müssen andere Threads warten, bis der Thread die Sperre aufhebt, bevor sie die Sperre erneut erwerben.

1. synchronisiertes Schlüsselwort

Das synchronisierte Schlüsselwort ist der häufigste Mechanismus zum gegenseitigen Ausschluss von Threads, der durch Sperren desselben Objekts implementiert wird.

public class Test {
  // synchronized 关键字的实现
  public synchronized void testMethod() {
    // 这里是同步代码块
  }
}

2. Lock-Schnittstelle

Die Lock-Schnittstelle kann auch zum Implementieren des gegenseitigen Thread-Ausschlussmechanismus verwendet werden. Wenn Sie die Lock-Schnittstelle verwenden, müssen Sie die Methode lock() aufrufen, um die Sperre zu erhalten, und die Methode unlock() aufrufen, wenn Sie die Sperre aufheben.

public class Test {
  // Lock 接口的实现
  private Lock lock = new ReentrantLock();
  public void testMethod() {
    lock.lock();
    try {
      // 这里是同步代码块
    } finally {
      lock.unlock();
    }
  }
}

3. Zusammenfassung

In der Java-Entwicklung ist Multithread-Programmierung relativ häufig. Thread-Synchronisation und Mechanismen zum gegenseitigen Ausschluss gewährleisten die Korrektheit und Sicherheit des Programms, es gibt jedoch auch einige Leistungsprobleme. Bei der Entwicklung eines Programms müssen Sie die Vorteile und Kosten der Verwendung von Synchronisierungs- und gegenseitigen Ausschlussmechanismen abwägen.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonVertieftes Verständnis der Thread-Synchronisation und gegenseitigen Ausschlussmechanismen in der Java-Entwicklung. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!