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학습 문서: Java의 동기화 정보

php是最好的语言원래의: 2018-08-09 16:48:442084검색

일상적인 개발 작업에서 우리는 멀티 스레드 프로그래밍이나 일부 동시성 문제에 다소 노출됩니다. 운영 체제 및 시스템 하드웨어가 업그레이드됨에 따라 개발에 동시 프로그래밍이 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 멀티스레딩은 시스템 리소스를 더 많이 활용하기 위한 것이지만, 멀티스레딩을 사용할 경우에도 몇 가지 문제가 있을 수 있습니다. 먼저 코드를 살펴보겠습니다.

    private static int i = 0;

    private static void increse(){
        i++;
    }

    public static void main(String[] args) {
    Thread[] threads = new Thread[20];
        for (int i = 0; i < threads.length; i++){
            threads[i] = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    for (int j = 0; j < 10000; j++){
                        increse();
                    }
                }
            });
            threads[i].start();
        }
        
        while (Thread.activeCount() > 1){
            Thread.yield();
        }
        
        System.out.println(i);
    }

우선 이 코드를 보면 문제가 없지만, 멀티 쓰레드 환경이라면 이 코드를 실행한 결과는 기본적으로 20개의 쓰레드가 시작되고, 각 쓰레드마다 다릅니다. increse() 메소드는 변수 i에 대해 할당 작업을 수행합니다. 예상 출력은 200000이어야 하는데 출력이 매번 다른 이유는 무엇입니까? 시간? 모직물? 그 이유는 바로 i++에 있습니다. 이것이 동시성 문제의 근본 원인입니다. 그런데 겉으로는 단순해 보이는 i++에 왜 이런 문제가 있는 것일까요? 여기서는 java 메모리 모델(JMM)에서 먼저 학습합니다. 먼저, JMM은 실행 시 각 스레드가 작업 메모리를 갖게 된다고 규정한 다음 변수 i를 지정합니다. 는 메인 메모리에 저장됩니다. 스레드는 데이터를 계산할 때마다 현재 변수의 값을 얻기 위해 메인 메모리로 이동해야 합니다. 간단히 말하면 스레드는 변수 i를 변경합니다. code> 계산 결과를 얻은 후 데이터가 주 메모리에 새로 고쳐지지 않았습니다. 이때 다른 스레드는 원래 값을 얻었습니다. 즉, 이 스레드에서 얻은 데이터가 최신인지 알 수 없습니다. . 그러나 이는 <code>JMM의 관점에서 간략하게 설명한 것일 뿐입니다. i++의 단순해 보이는 이 작업에는 실제로 i 값을 얻는 세 가지 작업이 포함됩니다. 값을 설정하려면 i를 증가시킨 다음 i에 값을 할당하세요. 이러한 작업 중에 다른 스레드는 많은 작업을 수행하는 데 많은 시간을 갖게 됩니다. 그러면 일부 사람들은 이 i++ 작업을 동기화하는 데 충분합니까? 네, 어떻게 동기화하나요? increse()方法对变量i进行一个赋值操作，预期的一个输出应该是200000，但是为什么会每一次的输出都不太一样呢？原因就在于这个地方i++，这里就是产生并发问题的根本原因，那看起来很简单的一个i++为什么会有这种问题？这里就简单的从java内存模型(JMM)来了解一下，首先JMM规定，每一个线程运行时都会有一个工作内存，然后变量i是存储在主内存的，每次线程在计算数据的时候都要去主内存中获取当前变量的值，那么简单的来说，就是一个线程将变量i计算得到结果后，还没有将这个数据刷新到主内存，在这个时候，其他的线程已经获取到了原来的值，换句话说，本线程中获取到的数据是否是最新的，这个是不知道的。但是这只是从JMM角度来简单的说一下，i++这个看似简单的操作其实包含了三个操作，获取i的值，对i进行自增，然后对i进行赋值。就是在这几个操作中，其他的线程会有很多的时间来做很多的事情，那有人会问，是不是将这个i++操作同步就可以了？是的，那该如何同步呢？

有人说用volatile来修饰一下变量i不就可以了么？是的，java中volatile这个关键字确实是提供了一个同步的功能，但是为什么在这里修改一下还是没有效果呢？原因就在于如果一个变量用volatile修饰之后，只是会让其他的线程立即能够知道当前变量的值是多少，这里就叫做可见性，但是还是解决不了i++这几个操作的问题，那如何处理，又有人提出用synchronized这个关键字，不得不承认，这个关键字确实很强大，是能够解决这个问题，那我们有没有考虑过这个为什么可以解决这个问题，是如何解决的，那还是简单的说一下，首先synchronized是属于JVM级别的，有这个关键字的方法或者代码块，最后会被解释成monitorenter和monitorexit指令，这两个字节码都明确需要一个reference类型的参数来指出要锁定或者解锁的对象，像这样：

public synchronized String f(){
    //code
}

synchronized(object){
    //code
}

看到这里，我们应该能明白synchronized为什么可以解决上面程序的问题，但是我们还应该要明确一个概念就是原子性，换句话说，就是我们在处理一些多线程的问题的时候，应该保证一些共享数据的操作是原子性的，这样才能保证正确性，看到这里，相信你也有了一个大概的理解，那我们来总结一下，在处理多线程的问题的时候，哪些点是值得注意的，可见性，原子性，有序性

어떤 사람들은 변수 i를 수정하기 위해 휘발성을 사용하는 것만으로도 충분하다고 말합니다. 예, java의 휘발성 키워드는 동기화 기능을 제공하지만 여기서 수정해도 여전히 효과가 없는 이유는 무엇입니까? 그 이유는 변수를 휘발성으로 수정하면 다른 스레드만 현재 변수의 값을 즉시 알 수 있도록 허용하는 것인데 이를 가시성이라고 하지만 여전히 문제를 해결할 수는 없습니다. i++ 코드 작업의 문제를 어떻게 처리할 것인가? 누군가 <code>synchronized 키워드를 사용하자고 제안했습니다. 이 키워드는 실제로 매우 강력하고 이 문제를 해결할 수 있습니다. 이 문제가 왜 해결될 수 있는지, 어떻게 해결할 수 있는지 생각해 본 적이 있나요? 먼저 간단히 설명하자면, synchronized는 JVM 레벨에 속합니다. 키워드는 monitorenter 및 monitorexit 명령어에서 설명됩니다. 두 바이트코드 모두 개체를 나타내기 위해 명시적으로 reference 유형의 매개변수가 필요합니다. 이렇게:

    public String f(String s1, String s2, String s3){
        return s1 + s2 +s3;
    }

이를 보면 synchronized가 위 프로그램의 문제를 해결할 수 있는 이유를 이해할 수 있지만 라는 개념도 명확히 해야 합니다. 원자성. 즉, 일부 멀티 스레드 문제를 다룰 때 정확성을 보장하기 위해 공유 데이터에 대한 일부 작업이 원자성인지 확인해야 합니다. 이해하셨으니 요약하자면 멀티스레딩 문제를 다룰 때 주의할 점, 가시성, 원자성, 질서성, 이러한 몇 가지 사항은 멀티스레딩이 올바른지 확인하기 위한 전제 조건입니다. 순서가 무엇인지에 관해서는 여기에는 논의 범위에 포함되지 않는 메모리 명령의 재정렬이 포함됩니다.

여기서 짚고 넘어가야 할 또 다른 질문은 멀티스레딩 문제를 다룰 때 동기화를 해야 하는지 아니면 잠금을 해야 하는지에 대한 것입니다. 이전에 인터넷에 농담이 있었습니다. 스레딩 문제에 관해서는 때때로 코드가 단일 스레드로 작성되었음을 알 수 있습니다. 물론 이것은 단지 농담이지만 여기서도 볼 수 있습니다. 단일 스레드 프로그램에는 이러한 문제가 없습니까? 대답은 '예'입니다. 단일 스레드에서는 리소스 경쟁 문제가 없으므로 다시 논의할 필요가 없기 때문입니다.

그렇다면 언제 동기화를 사용해야 하고, 언제 사용하지 말아야 할까요? 코드를 살펴보겠습니다

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이것은 문자열 접합 방법입니다. JVM이 어떻게 하는지 살펴보겠습니다.

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