Analyse der grundlegenden Konzepte der Thread-Sicherheit in Java

Dieser Artikel stellt hauptsächlich die Analyse der Grundkonzepte der Java-Thread-Sicherheit vor. Ich hoffe, er kann Ihnen eine Referenz geben und Freunde, die ihn benötigen, können mehr erfahren.

Erstes Verständnis der Java-Thread-Sicherheit. Im Allgemeinen bezieht sich die JAVA-Thread-Sicherheit auf ein Merkmal von Java-Objekten in einer Multithread-Laufumgebung, was bedeutet, dass jeder Aufruf im Normalfall (im Gegensatz zu speziellen Aufrufsituationen) das richtige logische Ergebnis erhalten kann. Im Wesentlichen wird dem Methodenverhalten des Objekts eine Synchronisationskontrolllogik hinzugefügt, und der Aufrufer kann das Objekt ohne zusätzliche Synchronisationskontrolle sicher und geschützt verwenden.

1. Definition der Thread-Sicherheit

Wenn mehrere Threads auf ein Objekt zugreifen, wenn dies nicht erforderlich ist Die Planung und alternative Ausführung in der Laufzeitumgebung erfordern keine zusätzliche Synchronisierung oder andere Koordinierungsvorgänge beim Aufrufer. Das Verhalten beim Aufrufen dieses Objekts kann das richtige Ergebnis erzielen, dann ist dieses Objekt threadsicher. Diese Definition ist sehr streng und erfordert, dass alle Thread-sicheren Codes eine Eigenschaft haben: Der Code selbst kapselt alle erforderlichen Mittel zur Korrektheitsgarantie, sodass sich der Aufrufer nicht um Multithreading-Probleme kümmern muss und keine Implementierung erforderlich ist Rehe sorgt für einen korrekten Multithreading-Aufruf.

2. Thread-Sicherheit in der Java-Sprache

Um ein tieferes Verständnis der Thread-Sicherheit zu erlangen, folgen Sie den Anweisungen Thread-Sicherheit „Sicherheitsstärke“ ist von stark nach schwach sortiert: unveränderlich, absolut Thread-sicher, relativ Thread-sicher, Thread-kompatibel und Thread-antagonistisch.

2.1 Unveränderlich

Nach jDK1.5 müssen unveränderliche Objekte threadsicher sein, unabhängig davon, ob Weder das Die Methodenimplementierung des Objekts und der Aufrufer der Methode müssen keine Thread-Sicherheitsmaßnahmen implementieren. Für Attribute, Objekte oder Methoden, die durch das letzte Schlüsselwort geändert werden, ändert sich ihr externer sichtbarer Status niemals. Wenn es sich bei den gemeinsam genutzten Daten um einen Basisdatentyp handelt, kann durch die Verwendung des Schlüsselworts final bei der Definition garantiert werden, dass sie unveränderlich sind. Beispielsweise ist das String-Klassenobjekt ein typisches unveränderliches Objekt. Wenn wir substring(), replace() und concat() aufrufen, haben diese Methoden keinen Einfluss auf seinen ursprünglichen Wert und geben nur ein neu erstelltes String-Objekt zurück.

2.2 Relative Thread-Sicherheit

Relative Thread-Sicherheit ist das, was wir normalerweise Thread-Sicherheit nennen Operationen an diesem Objekt sind threadsicher. Die meisten threadsicheren Klassen in Java gehören zu diesem Typ, z. B. Vector, HashTable usw.

2.3 Thread-Kompatibilität

Thread-Kompatibilität bedeutet, dass das Objekt selbst nicht threadsicher ist, aber übergeben werden kann Durch den Aufruf verwendet der Client Synchronisierungsmethoden korrekt, um sicherzustellen, dass Objekte in gleichzeitigen Umgebungen sicher verwendet werden können.

2.3 Thread-Opposition

Thread-Opposition bedeutet, dass unabhängig davon, ob das aufrufende Ende Synchronisierungsmaßnahmen ergreift, kein Code erstellt werden kann gleichzeitig in einer Thread-Umgebung verwendet werden. Da die Java-Sprache von Natur aus multithreading ist, erscheint Code, der Multithreading wie Thread-Opposition ausschließt, selten. Zu den gängigen Thread-Oppositionsoperationen gehören die Methoden suspend() und resume() der Thread-Klasse, System.setIn() usw.

3. Thread-sichere Implementierungsmethode

3.1 Sich gegenseitig ausschließende Synchronisation

Die gegenseitige Ausschlusssynchronisierung ist das gebräuchlichste Mittel zur Sicherstellung der Parallelitätskorrektheit. Bei der Synchronisierung geht es darum, sicherzustellen, dass beim gleichzeitigen Zugriff mehrerer Threads auf gemeinsam genutzte Daten nur ein Thread gleichzeitig auf die gemeinsam genutzten Daten zugreift Zeit. Thread-Nutzung. Mutex ist ein Mittel zur Erzielung einer Synchronisierung. Kritische Abschnitte, Mutexe und Semaphore sind die wichtigsten Methoden zur Implementierung des gegenseitigen Ausschlusses. Gegenseitiger Ausschluss ist die Ursache, Synchronisierung ist die Wirkung, gegenseitiger Ausschluss ist die Methode und Synchronisierung ist der Zweck.

In Java ist das synchronisierte Schlüsselwort die grundlegendste sich gegenseitig ausschließende Synchronisationsmethode. Darüber hinaus können Sie auch die Wiedereintrittssperre (ReentrantLock) im Paket java.util.concurrent verwenden, um eine Synchronisierung zu erreichen. Sie sind in der Verwendung sehr ähnlich, es gibt jedoch einige Unterschiede beim Schreiben von Code. Einer ist eine gegenseitige Ausschlusssperre auf API-Ebene (die Methoden lock() und unlock() werden durch try/finally-Anweisungsblöcke vervollständigt), und der andere ist es eine gegenseitige Ausschlusssperre auf nativer Syntaxebene. Bei der wiedereintretenden Sperre sind jedoch die folgenden drei Elemente mehr als synchronisiert:
Warten kann unterbrochen werden: Dies bedeutet, dass der wartende Thread das Warten aufgeben kann, wenn der Thread, der die Sperre hält, die Sperre längere Zeit nicht aufhebt Behandeln Sie stattdessen andere Dinge. Die Interrupt-Funktion ist hilfreich für den Umgang mit synchronisierten Blöcken, die sehr lange Ausführungszeiten benötigen.

Eine faire Sperre kann erreicht werden: Wenn mehrere Threads auf dieselbe Sperre warten, müssen sie die Sperre nacheinander entsprechend der zeitlichen Reihenfolge erhalten, in der die unfaire Sperre beantragt wird Ich kann dies nicht garantieren. Die synchronisierte Sperre ist unfair, und die wiedereintretende Sperre ist standardmäßig ebenfalls unfair. Sie können jedoch die Verwendung fairer Sperren über den Konstruktor mit einem booleschen Wert verlangen.

Sperren können an mehrere Bedingungen gebunden werden: Dies bedeutet, dass ein wiedereintrittsfähiges Sperrobjekt gleichzeitig an mehrere Bedingungsobjekte gebunden werden kann, und zwar synchronisiert an die Methoden wait() und notify() oder notifyAll() der Sperre Wenn Sie eine implizite Bedingung mit mehr als einer Bedingung verknüpfen möchten, müssen Sie eine zusätzliche Sperre hinzufügen. Bei wiedereintrittsfähigen Sperren ist dies jedoch nicht erforderlich. Sie müssen lediglich die Methode newCondition() aufrufen mehrfach.

3.2 Nicht blockierende Synchronisation

Das wichtigste Problem der sich gegenseitig ausschließenden Synchronisation wird durch Thread-Blockierung und -Weckung verursacht Nach oben Bei Leistungsproblemen handelt es sich um eine pessimistische Parallelitätsstrategie, bei der immer davon ausgegangen wird, dass Probleme auftreten, solange keine korrekten Synchronisierungsmaßnahmen ergriffen werden. Aber wir haben eine andere Option: eine optimistische Parallelitätsstrategie, die auf der Konflikterkennung basiert. Wenn keine anderen Threads um die gemeinsam genutzten Daten konkurrieren, ist die Operation erfolgreich Tritt ein Konflikt auf, ergreifen Sie andere Kompensationsmaßnahmen. Bei vielen Implementierungen dieser optimistischen Parallelitätsstrategie ist es nicht erforderlich, den Thread anzuhalten. Dies wird daher als nicht blockierende Synchronisierung bezeichnet.

Zusammenfassung

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonAnalyse der grundlegenden Konzepte der Thread-Sicherheit in Java. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!