Java 동시 프로그래밍에서 스레드 안전성을 구현하는 방법

1. 스레드 안전성이란 무엇입니까?

여러 스레드가 클래스에 액세스하는 경우 런타임 환경에서 사용하는 호출 방법이나 이러한 스레드가 교대로 실행되는 방식에 관계없이 기본 호출 코드에는 아무것도 필요하지 않습니다. 이 클래스는 추가 동기화 또는 조정에도 불구하고 올바른 동작을 나타낼 수 있으며, 이 클래스를 스레드로부터 안전하다고 합니다.

상태 비저장 객체는 서블릿과 같이 스레드로부터 안전해야 합니다. Servlet。

2.原子性

2.1 竞争条件

由于不恰当的执行时序而出现不正确的结果的情况，就是竞争条件。

“先检查后执行”操作，即通过一个可能实效的观测结果来决定下一步的动作。比如：延迟初始化。

if(instance == null) {
    instance = new SomeObject();
}

“读取-修改-写入”的操作，其结果状态依赖于之前的状态。如：递增运算。

long count = 0;
count++;

2.2 复合操作

原子操作是指，对于访问同一个状态的所有操作（包括此操作本身）来说，这个操作是以一个原子方式执行（不可分割）的操作。

为了确保线程安全性，包含了一组必须以原子方式执行的操作，称为复合操作。

递增运算可以使用一个现有的线程安全类，确保线程安全性。如：

AtomicLong count = new AtomicLong(0);
count.incrementAndGet();

3.加锁机制

如果一个类只有一个状态变量，可以通过使用线程安全的状态变量来确保类的线程安全性。当一个类有更多的状态时，仅仅添加更多的线程安全状态变量是不够的。为了确保状态的一致性，必须在单个原子操作中更新所有相关的状态变量。

3.1 内置锁

Java提供一种内置锁：同步代码块，它包括：一个作为锁的对象引用、一个作为由这个锁保护的代码块。

以关键字synchronized来修饰的方法就是一种横跨整个方法体的同步代码块，其中该同步代码块的锁就是方法调用所在的对象。静态的synchronized

2. 원자성

2.1 경쟁 조건

부적절한 실행 타이밍으로 인해 잘못된 결과가 발생하는 경우 경쟁 조건이 발생합니다.

"먼저 확인하고 실행"하는 작업은 가능하고 효과적인 관찰 결과를 바탕으로 다음 작업을 결정하는 것입니다. 예: 지연 초기화.

public class Widget {
    public synchronized void doSomething() {
        //......
    }
}
public class LoggingWidget extends Widget {
    public synchronized void doSomething() {
        //......
        super.doSomething();//假如没有可重入的锁，该语句将产生死锁。
    }
}

"읽기-수정-쓰기" 작업의 결과 상태는 이전 상태에 따라 달라집니다. 예: 증분 작업.

@ThreadSafe
public class SynchronizedFactorizer implements Servlet {
    @GuardedBy("this") private BigInteger lastNumber;
    @GuardedBy("this") private BigInteger[] lastFactors;

    public synchronized void service(ServletRequest req,
                                     ServletResponse resp) {
        BigInteger i = extractFromRequest(req);
        if (i.equals(lastNumber))
            encodeIntoResponse(resp, lastFactors);
        else {
            BigInteger[] factors = factor(i);//因数分解计算
            lastNumber = i;
            lastFactors = factors;//存放上一次计算结果
            encodeIntoResponse(resp, factors);
        }
    }
}

2.2 복합 연산

원자 연산은 동일한 상태에 액세스하는 모든 연산(연산 자체 포함)에 대해 이 연산이 원자 방식(분할할 수 없음)으로 수행된다는 것을 의미합니다.

스레드 안전성을 보장하기 위해 원자적으로 수행되어야 하는 일련의 작업, 즉 복합 작업이 포함됩니다.

증분 작업에서는 기존 스레드 안전 클래스를 사용하여 스레드 안전성을 보장할 수 있습니다. 예:

public class CachedFactorizer implements Servlet {
    @GuardedBy("this") private BigInteger lastNumber;
    @GuardedBy("this") private BigInteger[] lastFactors;

    public void service(ServletRequest req, ServletResponse resp) {
        BigInteger i = extractFromRequest(req); 
        BigInteger[] factors = null;      
        synchronized (this) {
            if (i.equals(lastNumber)) {
               factors = lastFactors.clone();
            }         
        }    
        if (factors == null) {        
            factors = factor(i);
            synchronized (this) {
               lastNumber = i;
               lastFactors = factors.clone();
            }
        }
        encodeIntoResponse(resp, factors);
    }
}

3. 잠금 메커니즘🎜🎜클래스에 상태 변수가 하나만 있는 경우 스레드로부터 안전한 상태 변수를 사용하여 클래스의 스레드 안전성을 보장할 수 있습니다. 클래스에 더 많은 상태가 있으면 스레드로부터 안전한 상태 변수를 더 추가하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 상태 일관성을 보장하려면 모든 관련 상태 변수를 단일 원자성 작업으로 업데이트해야 합니다. 🎜🎜3.1 내장 잠금🎜🎜Java는 내장 잠금을 제공합니다: 동기화된 코드 블록, 포함: 잠금으로 사용되는 객체 참조 및 코드로 참조 이 잠금 장치로 보호됩니다. 🎜🎜synchronized 키워드로 수정된 메소드는 메소드 본문 전체에 걸쳐 있는 동기화된 코드 블록이며, 동기화된 코드 블록의 잠금은 메소드가 호출되는 객체입니다. 정적 synchronized 메소드는 Class 객체를 잠금으로 사용합니다. 🎜🎜스레드가 동기화된 코드 블록에 들어가면 자동으로 잠금을 획득하고 스레드가 동기화된 코드 블록을 종료하면 자동으로 잠금을 해제합니다. 최대 하나의 스레드가 이 잠금을 보유할 수 있으므로 동기화된 코드는 원자적으로 실행됩니다. 🎜🎜3.2 재진입🎜🎜 내장 잠금은 재진입이 가능합니다. 즉, 잠금을 획득하기 위한 작업의 세분성은 호출이 아니라 스레드라는 의미입니다. 스레드가 이미 보유하고 있는 잠금을 다시 획득하려고 시도하면 요청도 성공합니다. 🎜🎜재진입은 잠금 동작의 캡슐화를 더욱 개선하고 객체 지향 동시 코드 개발을 단순화합니다. 🎜rrreee🎜4. 잠금으로 상태를 보호하세요🎜🎜여러 스레드에서 동시에 액세스할 수 있는 변수 상태 변수의 경우 액세스할 때 동일한 잠금을 유지해야 합니다. 이 잠금 장치로 보호됩니다. 🎜🎜5. 활성 및 성능🎜🎜 잠금을 대략적으로 사용하면 스레드 안전성이 보장되지만 다음과 같은 성능 및 활성 문제가 발생할 수 있습니다. 🎜rrreee🎜동기화 코드 블록 헤어스타일을 축소하여 서블릿의 일관성을 보장할 수 있습니다. 스레드 안전성을 유지하면서. 원자성 작업이어야 하는 작업을 여러 개의 동기화된 코드 블록으로 분할하지 마세요. 공유 상태에 영향을 주지 않고 실행하는 데 시간이 오래 걸리는 작업을 동기화된 코드에서 분리하세요. 예: 🎜rrreee

위 내용은 Java 동시 프로그래밍에서 스레드 안전성을 구현하는 방법의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!