Primitif serentak Java termasuk kelas yang disegerakkan, tidak menentu, atom, CAS dan kunci kunci, yang merupakan asas untuk membina aplikasi konvensional yang tinggi. 1. Disegerakkan memastikan atomik dan penglihatan melalui kunci monitor, dan menggunakan halangan memori untuk mengelakkan pengajaran semula; 2. Tidak menentu memastikan penglihatan yang berubah -ubah dan melarang pengajaran semula, sesuai untuk bendera status dan mod singleton; 3. 4. Locksupport menyediakan sokongan asas untuk penggantungan benang dan bangun, yang lebih fleksibel daripada menunggu/memberitahu dan tidak memerlukan kunci. Memahami primitif ini dapat membantu meningkatkan keupayaan pengaturcaraan serentak dan menyelesaikan masalah praktikal.

Pengaturcaraan serentak di Java adalah sekeping kandungan yang banyak pemaju tidak dapat dielakkan, terutama ketika membina aplikasi berprestasi tinggi dan sangat serentak. Ramai orang telah menggunakan synchronized dan volatile , tetapi tidak banyak orang yang benar -benar memahami primitif concurrency Java. Artikel ini tidak bercakap tentang pembungkusan lanjutan seperti Pool Thread dan CompletableFuture, tetapi bermula dari lapisan bawah dan bercakap tentang beberapa primitif keseragaman teras yang biasanya kita gunakan.

Apakah primitif serentak?

Primitif serentak merujuk kepada mekanisme penyegerakan peringkat yang paling asas dan paling rendah yang disediakan oleh sistem operasi atau tahap bahasa. Di Jawa, primitif ini termasuk, tetapi tidak terhad kepada:

• Kata kunci synchronized
• pembolehubah volatile
• Kelas atom di bawah java.util.concurrent.atomic Package
• LockSupport.park() / unpark()
• Cas (bandingkan dan bertukar)

Mekanisme ini bukan kelas alat serentak (seperti reentrantlock, countdownlatch), tetapi asas untuk membina alat ini. Mereka biasanya berkait rapat dengan model memori JVM (JMM), yang mempengaruhi penglihatan berubah, perintah pelaksanaan dan tingkah laku lain.

Apa sebenarnya yang diselaraskan?

synchronized adalah salah satu kata kunci terawal yang Java menyokong kesesuaian. Ia bukan sahaja menjamin atom, tetapi juga mengawal akses ke zon kritikal melalui kunci monitor terbina dalam.

Anda mungkin tahu bahawa ia boleh mengunci, tetapi anda tidak semestinya memahami mekanisme penghalang memori di belakangnya:

• Masukkan halangan beban/kedai apabila mengunci untuk memastikan data terkini dibaca.
• Masukkan penghalang kedai sebelum membuka kunci untuk memastikan pengubahsuaian dapat dilihat pada benang lain.
• Ia juga menghalang arahan daripada menyusun semula.

Sebagai contoh: pelbagai benang memanggil kaedah synchronized pada masa yang sama, hanya satu benang yang boleh masuk, dan selebihnya benang blok dan tunggu. Di sebalik proses ini sebenarnya perubahan keadaan tanda kata dalam tajuk objek di tempat kerja.

Walau bagaimanapun, perlu diperhatikan bahawa prestasi synchronized memang lebih buruk dalam versi awal, tetapi selepas memperkenalkan pengoptimuman seperti kunci berat sebelah dan kunci ringan dari JDK6, prestasinya sangat baik.

Tidak menentu: Bukan hanya "penglihatan"

volatile sering digunakan untuk menyelesaikan masalah penglihatan yang berubah -ubah. Sebagai contoh, jika bendera Boolean tidak ditambah dalam persekitaran pelbagai threaded, satu benang mungkin tidak dapat melihat benang lain jika ia diubah.

Tetapi sebenarnya, ia mempunyai dua ciri penting:

1. Dilarang untuk menyusun semula arahan
2. Tulis operasi berlaku sebelum membaca operasi

Ini menjadikan volatile bukan sahaja sesuai untuk bendera status mudah, tetapi juga untuk reka bentuk dengan struktur bebas kunci, seperti penguncian cek berganda dalam mod singleton.

 kelas awam singleton {
    contoh singleton swasta swasta;

    singleton statik awam getInstance () {
        jika (contoh == null) {
            disegerakkan (singleton.class) {
                jika (contoh == null) {
                    instance = singleton baru ();
                }
            }
        }
        Contoh kembali;
    }
}

volatile di sini adalah untuk mengelakkan pengajaran menyusun semula objek baru daripada menyebabkan benang lain untuk mendapatkan objek yang tidak terbentuk.

Kelas atom dan CAS: tanpa kunci boleh selamat

Di sebalik AtomicInteger , AtomicReference dan kelas-kelas lain adalah operasi CAS, iaitu, membandingkan-dan-swap. Ia adalah mekanisme penguncian yang optimis yang sesuai untuk senario dengan kurang konflik.

Cas mempunyai tiga pengendali: Alamat Memori V, Nilai yang dijangkakan E, dan Nilai Baru U. Nilai ini dikemas kini kepada anda hanya jika nilai dalam memori sama dengan E.

CAS di Java dilaksanakan melalui kelas Unsafe , dan asas Unsafe bergantung pada arahan CPU (seperti cmpxchg pada x86).

Kelebihan CAS adalah bahawa tidak ada penyekatan benang, dan kelemahannya adalah bahawa masalah ABA mungkin berlaku. Anda boleh menggunakan AtomicStampedReference untuk menaip cap waktu untuk mengelakkan salah faham.

Penggunaan yang disyorkan:

• Sesuai untuk senario di mana lebih banyak bacaan dan kurang persaingan tidak sengit
• Perhatikan bahawa terlalu banyak kitaran boleh menyebabkan penggunaan CPU yang tinggi
• Elakkan semula tak terhingga di bawah jumlah yang besar, yang boleh digabungkan dengan mengehadkan spin.

Locksupport: Cara penjadualan benang asal

Jika anda telah melihat kod sumber AbstractQueuedSynchronizer (AQS), anda akan mendapati bahawa ia menggunakan LockSupport.park() dan LockSupport.unpark() secara dalaman untuk menggantung dan bangun benang.

Kesan kedua -dua kaedah ini sangat langsung:

• park() : Biarkan benang semasa tidur sehingga tidak ada atau terganggu
• unpark(Thread) : Bangun benang yang ditentukan

Berbanding dengan Object.wait() dan notify() , ia lebih fleksibel, boleh dipanggil tanpa memegang kunci, dan tidak membuang pengecualian.

Tetapi ia juga lebih terdedah kepada kesilapan. Sebagai contoh, memanggil unpark dua kali hanya akan membangunkan benang sekali, dan park panggilan berikutnya tidak akan kembali dengan segera.

Pada dasarnya itu sahaja. Walaupun primitif serentak Java kelihatan mudah, masing -masing mempunyai skop aplikasi dan syarat sempadan. Memahami mekanisme kerja mereka bukan sahaja membantu menulis kod serentak yang lebih cekap, tetapi juga membantu menyelesaikan masalah kebuntuan, penglihatan memori dan isu -isu lain.

Atas ialah kandungan terperinci Menyelam jauh ke dalam primitif bersamaan Jawa. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!