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Javaの同時実行性とは何ですか?

Dec 26, 2019 pm 05:13 PM
java 同時

Javaの同時実行性とは何ですか?

#同時実行性とは何ですか?

同時実行性: 一定期間內(nèi)に複數(shù)のタスクを交互に実行することを指します。複數(shù)のスレッドが動作している場合、CPU の実行時間をいくつかの時間帯に分割し、各時間帯を各スレッドに割り當(dāng)てて実行します。 1 つのスレッドのコードが実行されている間、他のスレッドは一時停止されます。

並行環(huán)境では、プログラムの閉鎖性が崩れ、次のような特徴が現(xiàn)れます。

##● 並行プログラム間には、相互に制約関係があります。直接的な制約は、別のプログラムの計算結(jié)果を必要とする 1 つのプログラムに反映され、間接的な制約は、プロセッサやバッファなどの共有リソースをめぐって競合する複數(shù)のプログラムに反映されます。

# 同時実行プログラムの実行プロセスは斷続的です。プログラムは現(xiàn)場での指示と実行ポイントを記憶する必要があります。

#同時実行數(shù)が適切に設(shè)定されており、CPU に十分な処理能力がある場合、同時実行によりプログラムの実行効率が向上します。

同時環(huán)境では、オブジェクトに複數(shù)のスレッドがアクセスできる場合、アクセスされたスレッドによってオブジェクトが変更され、データの不整合が発生します。そこで、スレッドセーフの概念が提案されています。

同時実行性と並列処理

は、非常に混亂を招く概念です。並行性とは複數(shù)のタスクを交互に実行することを指しますが、並列性は本當(dāng)の意味で「同時に実行する」ことを指します。実際、CPU が 1 つしかないシステムでマルチスレッドを使用すると、実際のシステム環(huán)境では並列化できず、タイムスライスを切り替えて交互にタスクを同時実行するしかありません。真の並列処理は、複數(shù)の CPU を備えたシステムでのみ発生します。

[推奨學(xué)習(xí):

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なぜ同時実行性を使用する必要があるのでしょうか?

同時プログラミングは、ある程度マルチコア CPU の開発と切り離せません。シングルコアCPUの発達(dá)により、「ムーアの法則」に従うことができなくなりました(ムーアの法則はハードウェア開発の観測法則であり、「ムーアの法則」に基づく「反ムーアの法則」もありますが、) 「反ムーアの法則」はソフトウェア分野の法則です。興味のある方はご自身で學(xué)習(xí)してください。)コンピューティング速度をさらに向上させるために、ハードウェア エンジニアは個別のコンピューティング ユニットを追求するのではなく、複數(shù)のコンピューティング ユニットを統(tǒng)合します。それはマルチコアCPUを形成することです。わずか 12 年で、Intel i7 などの家庭用 CPU は 4 コア、さらには 8 コアに達(dá)する可能性があります。プロフェッショナル サーバーには通常、複數(shù)の獨立した CPU が搭載されており、各 CPU には最大 8 コア以上のコアが搭載される場合もあります。

したがって、CPU コアの拡張では「ムーアの法則」が引き続き経験されると思われます。マルチコア CPU の文脈では、同時プログラミングのトレンドが生まれています。

同時プログラミングの形式を通じて、マルチコア CPU の計算能力を最大化し、パフォーマンスを向上させることができます。

これは本質(zhì)的に、特殊なビジネス シナリオでの同時プログラミングに適しています。たとえば、畫像処理の分野では、1024X768 ピクセルの畫像には 786,000 個を超えるピクセルが含まれています。片面のすべてのピクセルを走査するには長い時間がかかるため、このような複雑な計算にはマルチコアの計算能力を最大限に活用する必要があります。

また、ショッピングプラットフォームを開発する場合、応答速度を向上させるために、分割、在庫削減、注文生成などの操作をマルチスレッド技術(shù)を使用して分割して完了することができます。複雑なビジネス モデルに直面すると、逐次プログラムよりも並列プログラムの方がビジネス ニーズに適応しやすく、この種の事業(yè)分割にも並行プログラミングの方が適合しやすいため、まさにマルチスレッド テクノロジが評価されるのです。これは、CS 學(xué)習(xí)者が習(xí)得すべき事項でもあります。

##● マルチコア CPU のコンピューティング能力を最大限に活用する;

#● 便利なビジネス分割とアプリケーションのパフォーマンスの向上

同時プログラミングの欠點は何ですか?

1. 頻繁なコンテキスト切り替え

タイムスライスとは、CPU が各スレッドに割り當(dāng)てた時間であり、この時間が非常に短いため、CPU は常にスレッドを切り替え、複數(shù)のスレッドがあり、それらは同時に実行され、タイムスライスは通常數(shù)十ミリ秒です。

切り替えるたびに、以前の狀態(tài)を復(fù)元できるように現(xiàn)在の狀態(tài)を保存する必要があります。この切り替え動作はパフォーマンスに非常に負(fù)荷がかかります。切り替えが頻繁すぎると、マルチスレッド プログラミングを活用できなくなります。一般に、コンテキストの切り替えは、ロックフリーの同時プログラミング、CAS アルゴリズム、最小限のスレッドの使用、およびコルーチンの使用によって減らすことができます。

ロックフリーの同時プログラミング: ConcurrentHashMap ロック セグメンテーションのアイデアを參照できます。異なるスレッドがデータの異なるセグメントを処理するため、マルチスレッドの競合條件下では、コンテキストの切り替え時間が長くなります。削減。

CAS アルゴリズムは、CAS アルゴリズムを使用してデータをアトミックに更新します。オプティミスティック ロックを使用します。これにより、不必要なロック競合によって引き起こされるコンテキスト スイッチの一部を効果的に削減できます。

使用するスレッドは最小限に抑えます。作成を避ける不要なスレッド、例えばタスクが少ないのにスレッドがたくさん作成されると、大量のスレッドが待ち狀態(tài)になります スレッド內(nèi)で複數(shù)のタスクを切り替え続ける

コンテキストの切り替えは比較的時間のかかる操作であるため、「The Art of Concurrent Programming in Java」という本に実験が記載されていますが、同時蓄積はシリアル蓄積よりも高速ではない可能性があります。

2. スレッド セーフティの問題

マルチスレッド プログラミングで把握するのが最も難しいのは、クリティカル セクションのスレッド セーフティの問題です。注意しないとデッドロックが発生します。 , システム機(jī)能が利用できなくなる可能性があります。

以上がJavaの同時実行性とは何ですか?の詳細(xì)內(nèi)容です。詳細(xì)については、PHP 中國語 Web サイトの他の関連記事を參照してください。

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