Java 다중 스레드 동기화의 여러 방법 소개

이 글에서는 주로 Java 멀티 스레드의 여러 동기화 방법에 대한 정보를 소개합니다. 다음은 5가지 방법입니다. 도움이 필요한 친구는

Java 멀티 스레드의 여러 동기화 방법

을 참조하세요.

며칠 전 인터뷰에서 스승님에게 또다시 많은 기본 지식을 습득해야 했습니다. 더 이상 고민하지 않고 요점을 살펴보겠습니다.

2. 스레드 동기화가 필요한 이유

여러 스레드가 동시에 변수나 개체에 액세스할 때 이러한 스레드에 읽기 및 쓰기 작업이 모두 있으면 변수 값 또는 상태가 혼란스러워지고 프로그램 예외가 발생합니다. 예를 들어 하나의 은행계좌가 두 개의 스레드로 동시에 운영된다면 하나는 100위안을 인출하고 다른 하나는 100위안을 입금하게 된다. 원래 계정에 블록이 0개 있다고 가정하면 출금 스레드와 입금 스레드가 동시에 발생하면 어떻게 될까요? 출금 실패, 통장 잔고 100. 출금 성공, 통장 잔고 0. 그럼 어느 것일까요? 말하기가 어렵습니다. 따라서 다중 스레드 동기화는 이 문제를 해결하는 것입니다.

3. 동기화되지 않은 경우의 코드

Bank.java

package threadTest; 

/** 
 * @author ww 
 * 
 */ 
public class Bank { 

  private int count =0;//账户余额 

  //存钱 
  public void addMoney(int money){ 
    count +=money; 
    System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存进："+money); 
  } 

  //取钱 
  public void subMoney(int money){ 
    if(count-money < 0){ 
      System.out.println("余额不足"); 
      return; 
    } 
    count -=money; 
    System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出："+money); 
  } 

  //查询 
  public void lookMoney(){ 
    System.out.println("账户余额："+count); 
  } 
}

SyncThreadTest.java

package threadTest; 
/**
 * Java学习交流QQ群：589809992 我们一起学Java！
 */
public class SyncThreadTest { 

  public static void main(String args[]){ 
    final Bank bank=new Bank(); 

    Thread tadd=new Thread(new Runnable() { 

      @Override 
      public void run() { 
        // TODO Auto-generated method stub 
        while(true){ 
          try { 
            Thread.sleep(1000); 
          } catch (InterruptedException e) { 
            // TODO Auto-generated catch block 
            e.printStackTrace(); 
          } 
          bank.addMoney(100); 
          bank.lookMoney(); 
          System.out.println("\n"); 

        } 
      } 
    }); 

    Thread tsub = new Thread(new Runnable() { 

      @Override 
      public void run() { 
        // TODO Auto-generated method stub 
        while(true){ 
          bank.subMoney(100); 
          bank.lookMoney(); 
          System.out.println("\n"); 
          try { 
            Thread.sleep(1000); 
          } catch (InterruptedException e) { 
            // TODO Auto-generated catch block 
            e.printStackTrace(); 
          }   
        } 
      } 
    }); 
    tsub.start(); 

    tadd.start(); 
  } 

}

코드는 매우 간단합니다. 실행 결과는 설명하지 않겠습니다. 같은거야? 일부를 잘라냈는데 내용이 너무 지저분해서 이해가 안 되네요.

余额不足 
账户余额：0 

余额不足 
账户余额：100 

1441790503354存进：100 
账户余额：100 

1441790504354存进：100 
账户余额：100 

1441790504354取出：100 
账户余额：100 

1441790505355存进：100 
账户余额：100 

1441790505355取出：100 
账户余额：100

4. 동기화 사용 시 코드

(1) 동기화 방법 :

Synchronized 키워드로 수정한 방법이 있습니다. Java의 모든 객체에는 내장 잠금이 있으므로 이 키워드로 메서드를 수정하면 내장 잠금이 전체 메서드를 보호합니다. 이 메서드를 호출하기 전에 내장 잠금을 얻어야 합니다. 그렇지 않으면 차단됩니다.

Modified Bank.java

package threadTest; 

/** 
 * @author ww 
 * 
 */ 
public class Bank { 

  private int count =0;//账户余额 

  //存钱 
  public synchronized void addMoney(int money){ 
    count +=money; 
    System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存进："+money); 
  } 

  //取钱 
  public synchronized void subMoney(int money){ 
    if(count-money < 0){ 
      System.out.println("余额不足"); 
      return; 
    } 
    count -=money; 
    System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出："+money); 
  } 

  //查询 
  public void lookMoney(){ 
    System.out.println("账户余额："+count); 
  } 
}

실행 결과를 살펴보세요.

余额不足 
账户余额：0 

余额不足 
账户余额：0 

1441790837380存进：100 
账户余额：100 

1441790838380取出：100 
账户余额：0 
1441790838380存进：100 
账户余额：100 

1441790839381取出：100 
账户余额：0

즉시 이해가 될 것 같습니다.

참고: 동기화된 키워드는 정적 메서드를 수정할 수도 있습니다. 이때 정적 메서드를 호출하면 전체 클래스가 잠깁니다.

(2) 동기화된 코드 블록

즉, 동기화된 코드 블록이 수정됩니다. 예어. 이 키워드로 수정된 명령문 블록은 동기화를 위해 내장 잠금과 함께 자동으로 추가됩니다.

Bank.java 코드는 다음과 같습니다.

package threadTest; 

/** 
 * @author ww 
 * 
 */ 
public class Bank { 

  private int count =0;//账户余额 

  //存钱 
  public  void addMoney(int money){ 

    synchronized (this) { 
      count +=money; 
    } 
    System.out.println(System.currentTimeMillis()+"存进："+money); 
  } 

  //取钱 
  public  void subMoney(int money){ 

    synchronized (this) { 
      if(count-money < 0){ 
        System.out.println("余额不足"); 
        return; 
      } 
      count -=money; 
    } 
    System.out.println(+System.currentTimeMillis()+"取出："+money); 
  } 

  //查询 
  public void lookMoney(){ 
    System.out.println("账户余额："+count); 
  } 
}

실행 결과는 다음과 같습니다.

余额不足 
账户余额：0 

1441791806699存进：100 
账户余额：100 

1441791806700取出：100 
账户余额：0 

1441791807699存进：100 
账户余额：100

The 효과는 방법 1과 거의 동일합니다.

참고: 동기화는 오버헤드가 높은 작업이므로 동기화된 콘텐츠를 최소화해야 합니다. 일반적으로 전체 메소드를 동기화할 필요는 없으며, 동기화된 코드 블록을 사용하여 키 코드를 동기화하면 됩니다.

(3) 특수 도메인 변수(Volatile)를 사용하여 스레드 동기화 달성

a. 휘발성 키워드는 도메인 변수에 액세스하기 위한 잠금 없는 메커니즘을 제공합니다. b. 휘발성을 사용하여 도메인을 수정하는 것은 가상 머신에 도메인은 다른 스레드가 업데이트될 수 있습니다. 따라서 필드가 사용될 때마다 레지스터의 값을 사용하는 대신 다시 계산됩니다. d.휘발성은 원자적 연산을 제공하지 않으며 최종 유형 변수를 수정하는 데에도 사용할 수 없습니다.

Bank.java 코드는 다음과 같습니다.

package threadTest; 

/** 
 * @author ww 
 * 
 */ 
public class Bank { 

  private volatile int count = 0;// 账户余额 

  // 存钱 
  public void addMoney(int money) { 

    count += money; 
    System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进：" + money); 
  } 

  // 取钱 
  public void subMoney(int money) { 

    if (count - money < 0) { 
      System.out.println("余额不足"); 
      return; 
    } 
    count -= money; 
    System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出：" + money); 
  } 

  // 查询 
  public void lookMoney() { 
    System.out.println("账户余额：" + count); 
  } 
}

어떻게 작동하나요?

余额不足 
账户余额：0 

余额不足 
账户余额：100 

1441792010959存进：100 
账户余额：100 

1441792011960取出：100 
账户余额：0 

1441792011961存进：100 
账户余额：100

또 헷갈리시나요? 왜 이런가요? 이는 휘발성이 원자적 작업을 보장할 수 없으므로 휘발성이 동기화를 대체할 수 없기 때문입니다. 게다가 휘발성은 컴파일러가 코드를 최적화하는 것을 방해하므로 사용할 수 없다면 적용하지 마세요. 그 원칙은 스레드가 휘발성 수정 변수에 액세스하려고 할 때마다 캐시에서 읽는 대신 메모리에서 읽으므로 각 스레드에서 액세스하는 변수 값이 동일하다는 것입니다. 이렇게 하면 동기화가 보장됩니다.

(4) 재진입 잠금을 사용하여 스레드 동기화 달성

동기화를 지원하기 위해 새로운 java.util.concurrent 패키지가 JavaSE5.0에 추가되었습니다. ReentrantLock 클래스는 Lock 인터페이스를 구현하는 재진입 상호 배타적 잠금입니다. 이 잠금은 동기화된 메서드 및 블록을 사용하는 것과 동일한 기본 동작 및 의미를 가지며 해당 기능을 확장합니다. ReentrantLock 클래스의 일반적으로 사용되는 메서드는 다음과 같습니다. ReentrantLock(): ReentrantLock 인스턴스 만들기 lock(): 잠금 획득 Unlock(): 잠금 해제 참고: ReentrantLock()에도 공정한 잠금을 생성할 수 있는 생성자가 있지만 프로그램을 크게 줄일 수 있으므로 운영 효율성을 위해 다음과 같이 Bank.java 코드 수정을 사용하지 않는 것이 좋습니다.

package threadTest; 

import java.util.concurrent.locks.Lock; 
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; 

/** 
 * @author ww 
 * 
 */ 
public class Bank { 

  private int count = 0;// 账户余额 

  //需要声明这个锁 
  private Lock lock = new ReentrantLock(); 

  // 存钱 
  public void addMoney(int money) { 
    lock.lock();//上锁 
    try{ 
    count += money; 
    System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进：" + money); 

    }finally{ 
      lock.unlock();//解锁 
    } 
  } 

  // 取钱 
  public void subMoney(int money) { 
    lock.lock(); 
    try{ 

    if (count - money < 0) { 
      System.out.println("余额不足"); 
      return; 
    } 
    count -= money; 
    System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出：" + money); 
    }finally{ 
      lock.unlock(); 
    } 
  } 

  // 查询 
  public void lookMoney() { 
    System.out.println("账户余额：" + count); 
  } 
}

운영 효과는 어떻습니까?

余额不足 
账户余额：0 

余额不足 
账户余额：0 

1441792891934存进：100 
账户余额：100 

1441792892935存进：100 
账户余额：200 

1441792892954取出：100 
账户余额：100

효과는 처음 두 가지 방법과 유사합니다.

Synchronized 키워드가 사용자의 요구를 충족할 수 있다면 코드를 단순화할 수 있으므로 동기화를 사용하세요. 더 고급 기능이 필요한 경우 ReentrantLock 클래스를 사용하세요. 이때 잠금을 해제하는 데 주의하세요. 그렇지 않으면 일반적으로 최종 코드에서 잠금이 해제됩니다.

(5) 로컬 변수를 사용하여 달성하세요. 스레드 동기화

Bank.java 코드는 다음과 같습니다.

package threadTest; 

/** 
 * @author ww 
 * 
 */ 
public class Bank { 

  private static ThreadLocal<Integer> count = new ThreadLocal<Integer>(){ 

    @Override 
    protected Integer initialValue() { 
      // TODO Auto-generated method stub 
      return 0; 
    } 

  }; 

  // 存钱 
  public void addMoney(int money) { 
    count.set(count.get()+money); 
    System.out.println(System.currentTimeMillis() + "存进：" + money); 

  } 

  // 取钱 
  public void subMoney(int money) { 
    if (count.get() - money < 0) { 
      System.out.println("余额不足"); 
      return; 
    } 
    count.set(count.get()- money); 
    System.out.println(+System.currentTimeMillis() + "取出：" + money); 
  } 

  // 查询 
  public void lookMoney() { 
    System.out.println("账户余额：" + count.get()); 
  } 
}

작업 효과:

余额不足 
账户余额：0 

余额不足 
账户余额：0 

1441794247939存进：100 
账户余额：100 

余额不足 
1441794248940存进：100 
账户余额：0 

账户余额：200 

余额不足 
账户余额：0 

1441794249941存进：100 
账户余额：300

작업 효과를 보고 처음에는 왜 입금만 허용되고 출금은 허용되지 않는지 혼란스러웠습니다. ThreadLocal의 원리를 살펴보세요:

ThreadLocal을 사용하여 변수를 관리하는 경우 해당 변수를 사용하는 각 스레드는 변수의 복사본을 얻습니다. 복사본은 서로 독립적이므로 각 스레드는 다른 스레드에 영향을 주지 않고 마음대로 자체 변수 복사본을 수정할 수 있습니다. 이제 각 스레드가 복사본을 실행한다는 사실이 밝혀졌습니다. 이는 돈을 입금하고 돈을 인출하는 것이 동일한 지식 이름을 가진 두 개의 계정임을 의미합니다. 그러면 위와 같은 효과가 나타납니다.

ThreadLocal 및 동기화 메커니즘

a.ThreadLocal 및 동기화 메커니즘은 모두 멀티 스레드에서 동일한 변수의 액세스 충돌 문제를 해결하기 위한 것입니다. b. 전자는 "공간을 시간으로 교환하는" 방법을 채택하며, 후자는 "시간을 공간으로 교환"하는 방식을 채택합니다

위 내용은 Java 다중 스레드 동기화의 여러 방법 소개의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!