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Java 開発におけるスレッド同期と相互排他メカニズムについての深い理解

WBOY

リリース： 2023-11-20 12:13:15

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Java 開発におけるスレッド同期と相互排他メカニズムについての深い理解

Java 開発では、マルチスレッドプログラミングはすでに避けられない状況になっています。マルチスレッドには必然的にスレッド同期と相互排他メカニズムが含まれるため、Java 開発におけるスレッド同期と相互排他メカニズムを深く理解することはプログラマにとって非常に重要です。

1. スレッド同期メカニズム

マルチスレッド環境では、複数のスレッドが同時に同じリソースにアクセスすると、データ競合の問題が発生する可能性があります。データ競合の問題には、同じ変数へのアクセス、同じメソッドの同時呼び出しなどが含まれます。現時点では、データ競合の問題を回避するためにスレッド同期メカニズムが必要です。

スレッド同期メカニズムの基本的な考え方は次のとおりです。共有リソースにアクセスする場合、アクセス操作を実行できるのは 1 つのスレッドだけであり、他のスレッドは続行する前に現在のアクセス操作が終了するまで待機する必要があります。アクセスするために。 Java では、一般的に使用されるスレッド同期メカニズムには、synchronized キーワードと Lock インターフェイスが含まれます。

synchronized キーワード

synchronized キーワードは、メソッドまたはコードブロックを変更するために使用されます。共有リソースへの複数のスレッドのアクセスをシリアル化し、それらが確実にアクセスされるようにすることができます。 1 つのスレッドのみが共有リソースにアクセスします。

メソッドに対して同期操作を実行するには、次の 2 つのメソッドを使用できます。

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
    }
  }
}

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オブジェクトの場合、同期ロックはオブジェクトヘッダーの Mark Word マークビットに実装されます。スレッドがそれを実行します。メソッドまたはコードブロックを同期するとき、スレッドはオブジェクトのロックを取得しようとします。

Lock インターフェイス

Java では、Lock インターフェイスは、synchronized キーワードを置き換えることができる再入可能なミューテックスロックであり、より柔軟な同期制御を提供します。 Lock インターフェイスは、ReentrantLock と ReentrantReadWriteLock の 2 つの実装を提供します。

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();
    }
  }
}

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Lock インターフェイスを使用するときは、try-finally ブロックを使用してロックを確実に解放する必要があります。finally ブロックでロックを解放すると、ロックの取得時に問題がなくなることが保証されます。メソッドが正常に実行されるか、例外がスローされるかに関係なく、ロックを安全に解放します。

2. スレッド相互排他メカニズム

スレッド相互排他メカニズムは、スレッドの同期を実現する方法です。複数のスレッドが同じオブジェクトのロックをめぐって競合する場合、ロックを占有できるのは 1 つのスレッドだけです。相互排他メカニズムにより、1 つのスレッドだけが特定のコードセグメントを実行したり、特定のリソースに同時にアクセスしたりすることが保証されます。

スレッド相互排他メカニズムは、通常、synchronized キーワードまたは Lock インターフェイスを通じて Java に実装されます。スレッドがオブジェクトのロックを取得すると、他のスレッドはそのスレッドがロックを解放するまで待機してから、再度ロックを取得する必要があります。

synchronized キーワード

synchronized キーワードは、同じオブジェクトをロックすることによって実装される、最も一般的なスレッド相互排他メカニズムです。

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

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Lock インターフェイス

Lock インターフェイスは、スレッド相互排他メカニズムの実装にも使用できます。 Lock インターフェースを使用する場合、ロックを取得する場合は lock() メソッドを呼び出し、ロックを解放する場合は lock() メソッドを呼び出す必要があります。

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();
    }
  }
}

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3. 概要

Java 開発では、マルチスレッドプログラミングが比較的一般的です。スレッドの同期と相互排他メカニズムにより、プログラムの正確性と安全性が保証されますが、パフォーマンスの問題もいくつかあります。プログラムを開発するときは、同期および相互排他メカニズムを使用する利点とコストを比較検討する必要があります。

以上がJava 開発におけるスレッド同期と相互排他メカニズムについての深い理解の詳細内容です。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。