Wie werden Java-I/O-Streams in einer Multithread-Umgebung verwendet?

Thread-Sicherheit muss bei der Verwendung von Java-E/A-Streams in einer Multithread-Umgebung berücksichtigt werden. Es gibt drei Methoden, um die Sicherheit zu gewährleisten: 1. Synchronisieren Sie E/A-Vorgänge. 2. Verwenden Sie lokale Thread-Variablen, um unabhängige E/A bereitzustellen 3. Für Situationen, in denen mehrere E/A-Operationen verarbeitet werden müssen, kann eine gleichzeitige Warteschlange verwendet werden. Ein Thread stellt die Operation in die Warteschlange und ein anderer Thread nimmt sie aus der Warteschlange.

Die Verwendung von Java-I/O-Streams in Multithread-Umgebungen

Vorwort

Die Verwendung von Java-I/O-Streams in Multithread-Umgebungen erfordert besondere Aufmerksamkeit auf Thread-Sicherheitsprobleme. Dies führt zu Datenbeschädigung oder Inkonsistenz. Dieser Artikel befasst sich mit der korrekten Verwendung von I/O-Streams beim Multithreading und demonstriert sie anhand praktischer Fälle.

Synchronisation

Der einfachste Weg, die Thread-Sicherheit zu gewährleisten, besteht darin, E/A-Vorgänge zu synchronisieren. Für Lese- und Schreibvorgänge, die dieselbe Datei betreffen, verwenden Sie den folgenden Codeblock, um sie zu synchronisieren:

synchronized (file) {
  // 读写操作
}

Lokale Thread-Variable

Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung von Lokale Thread-Variable (ThreadLocal), Für jeden Thread wird eine separate Kopie des E/A-Objekts bereitgestellt. Auf diese Weise kann jeder Thread sicher auf seine eigenen E/A-Objekte zugreifen, ohne dass es zu Konflikten mit anderen Threads kommt: ThreadLocal)，为每个线程提供 I/O 对象的单独副本。这样，每个线程都可以安全地访问自己的 I/O 对象，而不会与其他线程产生冲突：

public class IOUtil {

  private static final ThreadLocal<BufferedInputStream> inputStream = new ThreadLocal<>();

  public static BufferedInputStream getInputStream(String fileName) {
    synchronized (inputStream) {
      BufferedInputStream stream = inputStream.get();
      if (stream == null) {
        stream = new BufferedInputStream(new FileInputStream(fileName));
        inputStream.set(stream);
      }
      return stream;
    }
  }

}

并发队列

对于需要处理多个 I/O 操作的情况，可以使用并发队列（BlockingQueue

public class FileProcessor implements Runnable {

  private BlockingQueue<String> fileQueue;

  @Override
  public void run() {
    while (!fileQueue.isEmpty()) {
      String fileName = fileQueue.take();
      try (BufferedReader in = new BufferedReader(new FileReader(fileName))) {
        // 处理文件
      } catch (IOException e) {
        // 处理异常
      }
    }
  }

}

Concurrent Queue

Für Situationen, in denen mehrere E/A-Vorgänge verarbeitet werden müssen, können Sie

Concurrent Queue verwenden (BlockingQueue). Jeder Thread kann E/A-Vorgänge in die Warteschlange stellen, und ein anderer Thread kann sie aus der Warteschlange nehmen und diese Vorgänge ausführen:

import java.io.*;
import java.util.concurrent.*;

public class MultiThreadRead {

  private static final String FILE_NAME = "test.txt";
  private static final int NUM_THREADS = 4;

  public static void main(String[] args) {
    ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(NUM_THREADS);
    BlockingQueue<String> fileQueue = new ArrayBlockingQueue<>(NUM_THREADS);

    try (BufferedReader in = new BufferedReader(new FileReader(FILE_NAME))) {
      String line;
      while ((line = in.readLine()) != null) {
        fileQueue.put(line);
      }
    } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    }

    for (int i = 0; i < NUM_THREADS; i++) {
      executor.execute(new FileProcessor(fileQueue));
    }

    executor.shutdown();
  }

}

Praktischer Fall

🎜Szenario: 🎜Mehrere Threads lesen den Inhalt derselben Datei unter gleichzeitig aufrufen und auf der Konsole ausgeben. 🎜🎜🎜Umsetzung: 🎜🎜rrreee

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