Mengapakah Java perlu menyediakan Lock dan bukannya hanya menggunakan kata kunci yang disegerakkan?

Ringkasan: Kata kunci disegerakkan disediakan dalam Java untuk memastikan hanya satu utas boleh mengakses blok kod disegerakkan. Memandangkan kata kunci disegerakkan telah disediakan, mengapa antara muka Lock juga disediakan dalam pakej Java SDK? Adakah ini penciptaan semula roda yang tidak perlu? Hari ini, kita akan membincangkan isu ini bersama-sama.

Kata kunci synchronized disediakan dalam Java untuk memastikan hanya satu utas boleh mengakses blok kod yang disegerakkan. Memandangkan kata kunci synchronized telah disediakan, mengapa antara muka Lock turut disediakan dalam pakej Java SDK? Adakah ini penciptaan semula roda yang tidak perlu? Hari ini, kita akan membincangkan isu ini bersama-sama.

Soalan?

Memandangkan JVM menyediakan kata kunci yang disegerakkan untuk memastikan hanya satu utas boleh mengakses blok kod yang disegerakkan, mengapakah ia perlu menyediakan antara muka Kunci? Adakah ini mencipta semula roda? Mengapa pereka Java melakukan ini? Marilah kita melihat ke bawah bersama-sama dengan soalan.

1. Mengapa menyediakan antara muka Kunci?

Ramai rakan mungkin pernah mendengar bahawa dalam Java 1.5, prestasi disegerakkan tidak sebaik Lock, tetapi selepas Java 1.6, synchronized membuat banyak pengoptimuman dan prestasinya meningkat dengan banyak. Oleh itu, memandangkan prestasi kata kunci disegerakkan telah dipertingkatkan, mengapa masih menggunakan Lock?

Jika kita berfikir lebih dalam, tidak sukar untuk memikirkannya: kita tidak boleh melepaskan kunci secara aktif apabila kita menggunakan synchronized untuk mengunci, yang akan melibatkan masalah kebuntuan.

2. Masalah kebuntuan

Sekiranya kebuntuan berlaku, empat syarat perlu berikut mesti wujud, dan tiada satu pun daripada empat perkara yang diperlukan.

• Syarat Pengecualian Bersama

Ada masa dalam tempoh masa Sumber hanya diduduki oleh satu utas. Pada masa ini, jika urutan lain meminta sumber, urutan permintaan hanya boleh menunggu.

• Keadaan yang tidak boleh dipisahkan

Sumber yang diperolehi oleh benang tidak boleh digunakan oleh orang lain sebelum mereka digunakan. Jika utas itu mengambilnya secara paksa, ia hanya boleh dikeluarkan oleh utas yang memperoleh sumber (ia hanya boleh dikeluarkan secara aktif).

• Minta dan tahan syarat

Urutan telah memegang sekurang-kurangnya satu sumber tetapi telah membuat permintaan sumber baharu , dan sumber itu sudah diduduki oleh utas lain Pada masa ini, utas yang meminta disekat, tetapi ia mengekalkan sumber yang diperolehinya. &hellip ;,Pn}, di mana P1 menunggu sumber yang diduduki oleh P2, P2 menunggu sumber yang diduduki oleh P3,..., Pn menunggu sumber yang diduduki oleh P1, membentuk gelung menunggu proses, di mana sumber diduduki oleh setiap proses dalam gelung pada masa yang sama diduduki oleh proses lain Sesuatu aplikasi bermakna bahawa proses terdahulu menduduki sumber yang dimiliki oleh proses yang terakhir.

3. Had penyegerakan

• Jika program kami menggunakan kata kunci dan jalan buntu berlaku, kunci untuk disegerakkan ialah ia tidak boleh memusnahkan keadaan kebuntuan "tidak boleh dihalang". Ini kerana apabila disegerakkan digunakan untuk sumber, jika aplikasi tidak boleh dibuat, benang terus memasuki keadaan disekat Apabila benang memasuki keadaan disekat, ia tidak boleh melakukan apa-apa, dan ia tidak dapat melepaskan sumber yang telah diduduki oleh benang.

  Walau bagaimanapun, dalam kebanyakan senario, kami berharap keadaan "tidak boleh dipisahkan" dapat dimusnahkan. Maksudnya, untuk keadaan "tidak kekurangan", apabila utas yang menduduki beberapa sumber selanjutnya digunakan untuk sumber lain, jika ia tidak boleh digunakan, ia boleh secara aktif melepaskan sumber yang didudukinya, supaya keadaan "bukan- kekurangan" dimusnahkan.

Jika kita mereka semula kunci itu sendiri untuk menyelesaikan masalah

, bagaimana kita harus mereka bentuknya?

4. Selesaikan masalah

Setelah memahami batasan penyegerakan, jika kita dibenarkan untuk melaksanakan kunci penyegerakan sendiri, bagaimana kita harus mereka bentuknya? Dalam erti kata lain, bagaimana kita menyelesaikan had penyegerakan semasa mereka bentuk kunci? Di sini, saya rasa kita boleh memikirkan isu ini dari tiga aspek. synchronized

(1) Keupayaan untuk bertindak balas terhadap gangguan. Masalah dengan synchronized ialah selepas memegang kunci A, jika percubaan untuk memperoleh kunci B gagal, benang akan memasuki keadaan tersekat Sebaik sahaja jalan buntu berlaku, tidak akan ada peluang untuk membangunkan benang yang disekat. Tetapi jika benang yang disekat boleh bertindak balas kepada isyarat gangguan, iaitu, apabila kita menghantar isyarat gangguan kepada benang yang disekat, kita boleh membangunkannya, maka ia akan berpeluang untuk melepaskan kunci A yang pernah dipegangnya. Ini melanggar syarat yang tidak boleh dipisahkan.

(2) Tamat masa sokongan. Jika benang tidak memperoleh kunci dalam tempoh masa dan bukannya memasuki keadaan menyekat, mengembalikan ralat, benang juga akan berpeluang melepaskan kunci yang dipegangnya. Ini juga akan menjejaskan keadaan yang tidak boleh dipisahkan.

(3) Dapatkan kunci tanpa menyekat. Jika percubaan untuk mendapatkan kunci gagal dan ia tidak memasuki keadaan menyekat, tetapi kembali secara langsung, benang juga akan berpeluang melepaskan kunci yang pernah dipegangnya. Ini juga akan menjejaskan keadaan yang tidak boleh dipisahkan.

dicerminkan dalam antara muka Kunci, iaitu tiga kaedah yang disediakan oleh antara muka Kunci,

seperti berikut:

// 支持中断的API
void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
// 支持超时的API
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
// 支持非阻塞获取锁的API
boolean tryLock();

• lockInterruptible()

menyokong gangguan.

• kaedah tryLock()

kaedah tryLock() mempunyai nilai pulangan, yang bermaksud ia digunakan untuk cuba memperoleh kunci Jika pemerolehan berjaya, Ia kembali benar Jika pemerolehan gagal (iaitu, kunci telah diperolehi oleh benang lain), ia mengembalikan palsu, yang bermaksud bahawa kaedah ini akan kembali serta-merta tidak kira apa. Anda tidak akan menunggu di sana apabila anda tidak boleh mendapatkan kunci.

• kaedah tryLock(lama, unit TimeUnit)

tryLockkaedah (lama, unit TimeUnit) dan kaedah tryLock() adalah Serupa, tetapi perbezaannya ialah kaedah ini akan menunggu untuk tempoh masa tertentu apabila ia tidak boleh mendapatkan kunci jika ia tidak boleh mendapatkan kunci dalam had masa, ia akan kembali palsu. Mengembalikan benar jika kunci diperoleh pada mulanya atau semasa tempoh menunggu.

Dalam erti kata lain, untuk masalah kebuntuan, Lock boleh memusnahkan keadaan tidak boleh dipisahkan Contohnya, kod program kami di bawah memusnahkan keadaan kebuntuan yang tidak boleh dipisahkan. Pengecualian untuk

public class TansferAccount{
    private Lock thisLock = new ReentrantLock();
    private Lock targetLock = new ReentrantLock();
    //账户的余额
    private Integer balance;
    //转账操作
    public void transfer(TansferAccount target, Integer transferMoney){
        boolean isThisLock = thisLock.tryLock();
        if(isThisLock){
            try{
                boolean isTargetLock = targetLock.tryLock();
                if(isTargetLock){
                    try{
                         if(this.balance >= transferMoney){
                            this.balance -= transferMoney;
                            target.balance += transferMoney;
                        }   
                    }finally{
                        targetLock.unlock
                    }
                }
            }finally{
                thisLock.unlock();
            }
        }
    }
}

, terdapat ReentrantLock di bawah Kunci dan ReentrantLock menyokong kunci adil dan kunci tidak adil.

Apabila menggunakan ReentrantLock, terdapat dua pembina dalam ReentrantLock, satu ialah pembina tanpa parameter, dan satu lagi ialah pembina yang lulus dalam parameter adil. Parameter saksama mewakili strategi saksama kunci Jika benar dimasukkan, ini bermakna kunci saksama perlu dibina, jika tidak, ini bermakna kunci tidak saksama perlu dibina. Ini ditunjukkan dalam coretan kod berikut.

//无参构造函数： 默认非公平锁
public ReentrantLock() {
	sync = new NonfairSync();
} 
//根据公平策略参数创建锁
public ReentrantLock(boolean fair){
	sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}

Pelaksanaan kunci pada asasnya sepadan dengan baris gilir masuk jika utas tidak memperoleh kunci, ia akan memasuki baris gilir menunggu Apabila utas melepaskan kunci, ia perlu keluar dari menunggu beratur. Jika ia adalah kunci yang adil, strategi bangun tidur adalah untuk membangunkan sesiapa yang telah menunggu lama, yang sangat adil, jika ia adalah kunci yang tidak adil, jaminan keadilan ini tidak disediakan, dan benang dengan masa menunggu yang singkat boleh dikejutkan dahulu. Kunci menyokong kunci saksama, tetapi disegerakkan tidak menyokong kunci saksama.

Akhir sekali, perlu diperhatikan bahawa apabila menggunakan Kunci untuk mengunci, anda mesti melepaskan kunci dalam blok kod finally{}, contohnya, seperti yang ditunjukkan dalam coretan kod berikut.

try{
    lock.lock();
}finally{
    lock.unlock();
}

Nota: Untuk penerangan terperinci lain tentang disegerakkan dan Kunci, rakan boleh menyemaknya sendiri.

Atas ialah kandungan terperinci Mengapakah Java perlu menyediakan Lock dan bukannya hanya menggunakan kata kunci yang disegerakkan?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!