Atomique, volatile ou synchronisé : quelle approche garantit la sécurité des threads ?

Les différences entre les constructions atomiques, volatiles et synchronisées

Cette discussion explore le fonctionnement interne des constructions atomiques, volatiles et synchronisées dans la programmation.

Incrément non synchronisé

private int counter;

public int getNextUniqueIndex() {
    return counter++; 
}

Cette approche simple rencontre des problèmes de concurrence dans les environnements multithread en raison de conditions de concurrence et de problèmes de visibilité de la mémoire. Chaque thread peut avoir sa propre copie locale du compteur, ce qui entraîne des incohérences de données.

AtomicInteger

private AtomicInteger counter = new AtomicInteger();

public int getNextUniqueIndex() {
    return counter.getAndIncrement();
}

AtomicInteger utilise des opérations CAS (comparer et échanger). pour garantir la sécurité des threads. Il lit la valeur actuelle du compteur, l'incrémente, compare et échange atomiquement la nouvelle valeur avec la précédente.

Volatile sans synchronisation

private volatile int counter;

public int getNextUniqueIndex() {
    return counter++; 
}

Ceci Cette approche résout uniquement le problème de visibilité de la mémoire, mais pas la condition de concurrence critique. L'opération pré/post-incrémentation reste non atomique.

Volatile sans synchronisation (i = 5)

volatile int i = 0;
void incIBy5() {
    i += 5;
}

Ce code illustre l'utilité limitée de volatile. Même si elle garantit la visibilité, l'opération sous-jacente n'est pas atomique, ce qui entraîne des conditions de concurrence.

Blocs synchronisés

void incIBy5() {
    int temp;
    synchronized(i) { temp = i }
    synchronized(i) { i = temp + 5 }
}

Cette tentative de synchronisation est erronée car le verrouillage l'objet change à chaque exécution, rendant les blocs synchronisés inefficaces. Les verrous doivent être cohérents tout au long de l'opération pour garantir la sécurité des threads.

Pour conclure, les constructions atomiques comme AtomicInteger fournissent des opérations thread-safe sans avoir besoin de blocs synchronisés. Volatile assure la visibilité de la mémoire mais ne garantit pas l'atomicité. Les blocs synchronisés, lorsqu'ils sont utilisés correctement, offrent un contrôle explicite sur l'accès des threads aux ressources partagées.

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