Java에서 스레드 안전성을 보장할 때 원자성, 휘발성 및 동기화는 어떻게 다릅니까?

원자성, 휘발성, 동기화의 차이점 이해

멀티 스레드 프로그래밍에서 공유 데이터를 관리하려면 데이터 무결성과 스레드를 보장하기 위해 신중한 고려가 필요합니다. 안전. 원자성, 휘발성 및 동기화는 데이터 액세스를 제어하고 스레드로부터 안전한 작업을 보장하는 데 도움이 되는 세 가지 중요한 메커니즘입니다.

내부 작동

원자성

원자적 연산은 낮은 수준의 CPU 명령어(예: 비교 및 교환). 이는 공유 변수에 대한 특정 작업이 분할할 수 없는 단일 단위로 실행되도록 보장합니다. 이렇게 하면 다른 스레드가 작업을 방해할 수 없어 경쟁 조건과 데이터 손상이 방지됩니다.

Volatile

휘발성 수정자는 공유 변수가 항상 다음에서 읽히도록 보장합니다. CPU 캐시와 로컬 복사본을 우회하여 주 메모리에 기록됩니다. 이는 서로 다른 스레드가 공유 데이터에 대해 일관되지 않은 보기를 가질 수 있는 잠재적인 가시성 문제를 제거합니다. 그러나 휘발성 작업 자체는 원자적이지 않으며 경쟁 조건을 방지하지 못합니다.

동기화

동기화 블록 및 메서드는 특정 객체에 대해 배타적 잠금을 획득하여 여러 스레드가 경쟁 조건을 방지합니다. 동시에 블록에 진입합니다. 이는 한 번에 하나의 스레드만 공유 데이터에 액세스하도록 보장하여 데이터 무결성을 보장하고 경합 상태를 방지합니다. 그러나 동기화는 오버헤드를 발생시키고 경합이 많은 시나리오에서 성능 병목 현상을 일으킬 수 있습니다.

코드 블록 비교

제공되는 코드 블록은 스레드 안전성과 동기화의 차이점을 보여줍니다. :

코드 1 (안전하지 않음):

private int counter;

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

이 코드는 스레드로부터 안전하지 않습니다. 여러 스레드가 동시에 카운터 변수에 액세스할 수 있으므로 경쟁 조건이 발생하고 잘못된 결과가 발생할 수 있습니다.

코드 2(Atomic):

private AtomicInteger counter;

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

이 코드는 AtomicInteger를 사용합니다. 카운터를 증가시키는 원자적 연산을 제공하는 클래스입니다. 이는 스레드 안전성을 보장하고 경쟁 조건을 제거합니다.

코드 3(잘못 동기화됨):

private volatile int counter;

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

이 코드는 스레드 안전성을 보장하기 위해 휘발성 수정자를 잘못 사용합니다. 스레드 안전. 그러나 휘발성 작업은 원자적이지 않으며 작업이 스레드로부터 안전하다고 보장되지 않습니다. 이 코드는 경쟁 조건과 잘못된 카운터 값을 초래할 수 있습니다.

휘발성과 동기화

휘발성과 동기화는 서로 바꿔 사용할 수 없습니다. Volatile은 가시성을 보장하지만 경쟁 조건을 방지하지 않는 반면, 동기화는 잠금을 통해 독점적인 액세스를 제공합니다.

Volatile의 예:

private int counter;

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

이 코드는 휘발성을 사용하여 i에 대한 변경 사항이 모든 스레드에 표시되도록 합니다. 그러나 동시 증분을 방지하지 못하므로 잘못된 결과가 발생할 수 있습니다.

동등한 동기화 버전:

private AtomicInteger counter;

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

이 코드는 동기화를 사용하여 증분 작업을 보호합니다. . Integer 객체 i에 대한 배타적 잠금을 획득하여 여러 스레드가 동시에 수정하는 것을 방지합니다.

로컬 변수 복사본

멀티 스레드 환경에서 스레드는 다음의 로컬 복사본을 가질 수 있습니다. 공유 변수. 이는 컴파일러 최적화 및 캐싱 메커니즘 때문입니다. 공유 변수를 수정할 때 모든 스레드에 최신 데이터 복사본이 있는지 확인하는 것이 중요합니다. Volatile은 공유 변수가 항상 주 메모리에서 읽고 쓰도록 보장하여 잠재적인 불일치를 방지합니다.

결론

원자적, 휘발성 및 동기화는 다음을 보장하는 다양한 메커니즘을 제공합니다. 스레드 안전성 및 데이터 무결성. 강력하고 확장 가능한 멀티스레드 코드를 작성하려면 내부 작동 방식과 적절한 애플리케이션을 이해하는 것이 중요합니다.

위 내용은 Java에서 스레드 안전성을 보장할 때 원자성, 휘발성 및 동기화는 어떻게 다릅니까?의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!