Java의 동기화 원리 및 사용 시나리오와 Callable 인터페이스의 사용 및 차이점 분석

1. 기본 기능

1. 잠금 충돌이 자주 발생하면 비관적 잠금으로 전환됩니다.

2. 오랫동안, 오랫동안, 무거운 잠금으로 변환됩니다.

3. 경량 잠금을 구현할 때 가장 많이 사용되는 스핀 잠금 전략

4. 불공평한 잠금입니다

5.

6. 읽기-쓰기 잠금이 아님

2. 잠금 프로세스

JVM은 동기화된 잠금을 잠금 없는 잠금, 편향된 잠금, 경량 잠금 및 중량 잠금 상태로 나눕니다. 상황에 따라 순차적으로 업그레이드될 예정입니다.

바이어스 잠금

남자 주인공은 자물쇠이고 여자 주인공은 스레드라고 가정합니다. 이 잠금을 사용할 스레드가 하나만 있으면 남자 주인공과 여자 주인공이 하나를 얻지 못하더라도. 결혼증명서(비용이 많이 드는 수술은 피함), 영원히 행복하게 살 수 있는데, 이때 여자주인공이 나타나 남자주인공을 두고 경쟁하려 하는데, 결혼증명서를 받기 위한 수술비는 아무리 비싸도 여자주인공이 나선다. 이 작업을 완료해야 여주인공이 포기하게 됩니다

바이어스는 잠그는 것이 아닙니다. 실제로 "잠금"은 잠금이 어느 스레드에 속하는지 기록하기 위해 개체 헤더에 "잠금 바이어스 표시"를 만드는 것입니다. 이후에 잠금을 위해 경쟁할 다른 스레드가 없으면 다른 동기화 작업을 수행할 필요가 없습니다(잠금을 추가할 필요가 없음). 나중에 잠금을 위해 경쟁하는 다른 스레드가 있는 경우 현재 잠금이 속한 잠금이 잠금 개체에 기록되어 있으면 현재 잠금을 적용하는 스레드가 이전에 기록된 스레드인지 쉽게 식별할 수 있습니다. 그런 다음 원본을 취소합니다. 편향된 잠금 상태가 일반 경량 잠금 상태로 들어갑니다

편향된 잠금 lock은 본질적으로 "지연된 잠금"과 동일합니다. 잠글 수 없으면 잠그지 말고 불필요한 잠금 오버헤드를 피하십시오. 그러나 수행해야 할 작업은 여전히 ​​수행되어야 합니다. 그렇지 않으면 불가능합니다. 실제 잠금이 필요한 시기를 구별하세요

편향된 잠금은 실제 잠금이 아니라 잠금의 개체 헤더에 표시를 기록할 뿐입니다(잠금이 속한 스레드를 기록함). 경쟁 잠금에 참여하는 다른 스레드가 없으면 잠금 작업이 수행됩니다. 실제로 수행되지 않으므로 프로그램 오버헤드가 줄어듭니다. 일단 다른 스레드가 경쟁에 참여하면 편향된 잠금 상태가 취소되고 경량 잠금 상태가 됩니다.

경량 잠금

다른 스레드가 경쟁에 참여하면 편향된 잠금 상태가 제거되고 경량 잠금 상태(적응형 스핀 잠금)가 시작됩니다. 여기서 경량 잠금은 CAS를 통해 구현됩니다.

CAS를 통해 메모리 조각을 확인하고 업데이트합니다(예: null => 이 스레드에서 참조). )

업데이트가 성공하면 잠금이 성공한 것으로 간주됩니다.

업데이트에 실패하면 잠금이 점유된 것으로 간주되고 스핀과 같은 대기가 계속됩니다(CPU를 포기하지 않고).

스핀 작업은 CPU를 유지하는 것입니다. 유휴 상태는 CPU 리소스 낭비입니다. 따라서 여기서 회전은 영원히 계속되지 않고 특정 시간/재시도 횟수에 도달하면 회전이 중지됩니다. 이것이 소위 "적응형"

중량 잠금

입니다. 스핀이 강해지고 잠금 상태를 빨리 얻을 수 없으면 중량급 잠금으로 확장됩니다. 여기서 중량 잠금은 커널에서 제공하는 뮤텍스를 사용하는 것을 의미합니다.

잠금 작업을 수행하려면 먼저 커널 상태로 들어갑니다.

커널 상태에서 현재 잠금이 점유되어 있는지 확인

잠금이 점유되어 있지 않으면 잠금에 성공하고 스위치는 사용자 상태로 돌아갑니다.

이때 잠금이 점유되어 있으면 잠금이 실패합니다. 스레드가 잠금 대기 대기열에 들어가서 운영 체제가 깨어나기를 기다리고 있습니다.

일련의 변경 후에 운영 체제도 일시 중지된 스레드를 기억하여 깨어났습니다. 스레드를 올리고 다시 시작하려고 했습니다.

3. 기타 최적화 작업

잠금 제거

컴파일러 + JVM은 제거할 수 있는 경우 직접 제거합니다.

일부 응용 프로그램 코드입니다. 동기화를 사용하지만 실제로는 스레드 환경(예: StringBuffer)에서는 사용되지 않습니다.

StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append("a");
sb.append("b");
sb.append("c");
sb.append("d");

이때 각 추가 호출에는 잠금 및 잠금 해제가 포함됩니다. 스레드를 사용하면 이러한 잠금 및 잠금 해제 작업은 불필요하고 낭비됩니다.

잠금 조정

로직 부분에서 여러 잠금 및 잠금 해제가 발생하면 컴파일러 + JVM이 자동으로 잠금을 조정합니다.

리더, 부하들에게 업무 할당

방법 1 :

전화하고, 작업 1주고, 끊으세요.

전화하고, 작업 2주고, 끊으세요.

전화하고, 작업 3주고, 끊으세요

방법 2:

Call, task 1, task 3, 전화 끊기

4. Callable 인터페이스

Callable이란?

Callable은 스레드에 "반환 값"을 캡슐화하는 것과 같습니다. 프로그래머가 멀티스레딩을 사용하여 결과를 계산하는 데 편리합니다.

Callable 和 Runnable 相对, 都是描述一个 "任务". Callable 描述的是带有返回值的任务, Runnable 描述的是不带返回值的任务.Callable 通常需要搭配 FutureTask 来使用. FutureTask 用来保存 Callable 的返回结果. 因为 Callable 往往是在另一个线程中执行的, 啥时候执行完并不确定. FutureTask 就可以负责这个等待结果出来的工作.

代码示例: 创建线程计算 1 + 2 + 3 + ... + 1000, 不使用 Callable 版本

public class Text {
 
    static class Result{
        public int sum = 0;
        public Object locker = new Object();
    }
 
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Result result = new Result();
 
        Thread t = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                int sum = 0;
                for (int i = 0; i <=10000; i++){
                    sum += i;
                }
                result.sum = sum;
 
                synchronized (result.locker){
                    result.locker.notify();
                }
            }
        };
        t.start();
        synchronized (result.locker){
            while (result.sum == 0){
                result.locker.wait();
            }
        }
        System.out.println(result.sum);
    }
}

代码示例: 创建线程计算 1 + 2 + 3 + ... + 1000, 使用 Callable 版本

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;
 
public class Text1 {
 
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        Callable<Integer> callable = new Callable<Integer>() {
            @Override
            public Integer call() throws Exception {
                int sum = 0;
                for (int i = 0; i <=1000; i++){
                    sum += i;
                }
                return sum;
            }
        };
        //由于Thread不能直接传一个callable实例，就需要一个辅助类来包装
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callable);
        Thread t = new Thread(futureTask);
        t.start();
        //尝试在主线程获取结果
        //如果FutureTask中的结果还没生成。此时就会阻塞等待
        //一直等到最终的线程把这个结果算出来，get返回
        Integer result = futureTask.get();
        System.out.println(result);
    }
}

위 내용은 Java의 동기화 원리 및 사용 시나리오와 Callable 인터페이스의 사용 및 차이점 분석의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!