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Java の基礎となるテクノロジーの詳細な分析: スレッドスケジューリングとロックの最適化を実装する方法

王林

リリース： 2023-11-08 14:42:24

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Java の基礎となるテクノロジーの詳細な分析: スレッドスケジューリングとロックの最適化を実装する方法

はじめに:
Java 開発では、スレッドと共有リソースアクセス、スレッドスケジューリング、ロックの最適化は不可欠なコアテクノロジです。この記事では、Java でスレッドスケジューリングとロックの最適化を実装する方法を低レベルの観点から分析し、具体的なコード例を示します。

1. スレッドスケジューリング

スレッドスケジューリングの概念
スレッドスケジューリングとは、オペレーティングシステムが CPU 実行時間を複数のスレッドに割り当てるプロセスを指します。 Java でのスレッドスケジューリングは、JVM とオペレーティングシステムによって完了します。 JVM は、Java スレッドをオペレーティングシステムのスレッドにマップし、特定の戦略に従って CPU 時間をさまざまなスレッドに割り当てます。
スレッドスケジューリング戦略
Java では、スレッドスケジューリングはプリエンプティブ戦略を採用しています。つまり、優先度の高いスレッドが最初に CPU 実行時間を取得します。ここでのスレッド優先度は、オペレーティングシステムレベルの概念であり、Java のスレッド優先度は、通常、オペレーティングシステムのスレッド優先度と 1 対 1 に対応します。

Java のスレッドの優先順位は、Thread クラスによって提供される setPriority() メソッドと getPriority() メソッドによって制御されます。スレッドの優先度はレベル 1 ～ 10 に分かれており、レベル 1 が最も低い優先度、レベル 10 が最も高い優先度になります。スレッドの優先度は setPriority() を通じて設定でき、getPriority() はスレッドの優先度を取得するために使用されます。

JVM はスレッドの優先順位に従って CPU 時間を割り当てますが、優先順位の高いスレッドが優先順位の低いスレッドよりも速く実行されるという保証はありません。特定のスケジュール状況もオペレーティングシステムの影響を受けるためです。

スレッドスケジューリングの例
次の例は、スレッドの優先順位を設定し、スレッドの優先順位を取得する方法を示しています。

public class ThreadPriorityExample {
   public static void main(String[] args) {
      Thread t1 = new MyThread();
      Thread t2 = new MyThread();
      
      t1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
      t2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
      
      t1.start();
      t2.start();
   }
   
   static class MyThread extends Thread {
      @Override
      public void run() {
         System.out.println("线程优先级：" + getPriority());
      }
   }
}

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上記の例では、 2 つのスレッドを t1 と t2 という名前で作成し、それぞれ異なる優先度を設定します。そしてスレッド起動後、getPriority()メソッドでスレッドの優先度を取得して出力します。

2. ロックの最適化

ロックの概念
Java のロックは、共有リソースへのアクセスを保護し、複数のスレッドが共有リソースを変更することによって引き起こされるデータの不整合を防ぐために使用されます。同時。。一般的なロックには、synchronized キーワードと Lock インターフェイスが含まれます。
ロックの分類
バイアスされたロック: ロックが同じスレッドによってアクセスされた場合、JVM はロックが現在のスレッドにバイアスされていると判断し、ロックを「ロック」としてマークします。偏ったロック。バイアスされたロックの目的は、ロックを取得する時間を短縮し、プログラムのパフォーマンスを向上させることです。
軽量ロック: ロックが複数のスレッドによって交互にアクセスされる場合、JVM はロックを軽量ロックとしてマークします。軽量ロックの目的は、スレッド間の競合を減らし、同時実行パフォーマンスを向上させることです。
ヘビーウェイトロック: 複数のスレッドが同時にロックにアクセスすると、JVM はロックをヘビーウェイトロックとしてマークします。重量ロックはオブジェクトモニターを通じて実装され、同時に 1 つのスレッドのみがロックを取得できるようにします。
ロックの最適化の例
次の例は、ロックの最適化に synchronized キーワードを使用する方法を示しています。

public class LockOptimizationExample {
   private static int count = 0;
   private static final Object lock = new Object();

   public static void main(String[] args) {
      for (int i = 0; i < 10; i++) {
         new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
               count++;
               System.out.println("当前值：" + count);
            }
         }).start();
      }
   }
}

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上の例では、synchronized キーワードを使用してロック数を増やしています。マルチスレッド環境で count のアトミック操作を保証します。 synchronized キーワードを使用してロックすることにより、複数のスレッドが同時にカウントを変更することによって引き起こされるデータの不整合の問題を回避できます。

結論:
この記事では、Java におけるスレッドスケジューリングとロックの最適化の関連概念と、具体的なコード例を紹介します。スレッドスケジューリングとロックの最適化は、Java 開発において不可欠なコアテクノロジであり、これらのテクノロジを理解して習得することは、プログラムの同時実行パフォーマンスを向上させ、データの一貫性を確保するために非常に重要です。この記事が、基礎となる Java テクノロジについて読者に役立つことを願っています。

以上がJava の基礎となるテクノロジーの詳細な分析: スレッドスケジューリングとロックの最適化を実装する方法の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。