Mécanisme de verrouillage en Java

Java, en tant que langage de programmation de haut niveau, est largement utilisé en programmation simultanée. Dans un environnement multithread, afin de garantir l'exactitude et la cohérence des données, Java utilise un mécanisme de verrouillage. Cet article abordera le mécanisme de verrouillage en Java sous les aspects des concepts de verrouillage, des types, des méthodes d'implémentation et des scénarios d'utilisation.

1. Le concept de lock

Lock est un mécanisme de synchronisation utilisé pour contrôler l'accès aux ressources partagées entre plusieurs threads. Dans un environnement multithread, les threads s'exécutent simultanément et plusieurs threads peuvent modifier les mêmes données en même temps, ce qui entraînera une incohérence des données. Le verrou peut garantir qu'un seul thread peut accéder aux données partagées en même temps, garantissant ainsi la cohérence des données.

2. Types de verrous

Les types de verrous couramment utilisés en Java sont les suivants :

1. Mutex (Mutex)

Mutex est le mécanisme de verrouillage le plus basique, également appelé verrou exclusif. Dans le même temps, un seul thread peut occuper le verrou et les autres threads doivent attendre que le verrou soit libéré. Synchronized et ReentrantLock en Java sont tous deux des implémentations de verrous mutex.

2. ReadWriteLock

ReadWrite Lock est un mécanisme de verrouillage spécial utilisé pour contrôler les opérations de lecture et d'écriture. Dans le même temps, plusieurs threads peuvent être autorisés à lire des données partagées, mais un seul thread est autorisé à écrire. ReentrantReadWriteLock en Java est l'implémentation du verrouillage en lecture-écriture.

3. SpinLock

Spin Lock est un verrou mutex spécial utilisé pour résoudre des problèmes de concurrence légers. Lorsqu'un thread doit occuper un verrou, si le verrou est déjà occupé par un autre thread, le thread n'entrera pas dans l'état de blocage, mais attendra que le verrou soit libéré. AtomicInteger en Java est une application typique du spin lock.

3. Comment implémenter les verrous

Le mécanisme de verrouillage en Java peut être implémenté de deux manières : synchronisé et ReentrantLock.

1. synchronized implémente le mécanisme de verrouillage

Le mot-clé synchronisé est le moyen le plus basique d'implémenter un verrou mutex en Java. En mode synchronisé, la portée du verrou peut être la méthode entière ou une partie du bloc de code de la méthode. Lorsqu'un thread entre dans une méthode ou un bloc de code, il tentera d'acquérir le verrou. Si le verrou est déjà occupé par un autre thread, le thread entrera dans un état de blocage jusqu'à ce que le verrou soit acquis.

L'avantage de la mise en œuvre synchronisée du mécanisme de verrouillage est qu'il est simple et facile à utiliser, et qu'il n'est pas nécessaire de gérer manuellement l'acquisition et le déverrouillage des verrous. Cependant, la portée des verrous synchronisés est relativement large. Ils ne peuvent verrouiller que l'intégralité de la méthode ou du bloc de code, et ne peuvent pas contrôler les opérations fines. Ils ne peuvent que s'exclure mutuellement et ne peuvent pas prendre en charge des mécanismes de verrouillage complexes tels que les verrous en lecture-écriture.

2. ReentrantLock implémente un mécanisme de verrouillage

ReentrantLock est une implémentation de verrouillage mutex plus flexible en Java que synchronisée, et peut prendre en charge plusieurs mécanismes de verrouillage avancés tels que les verrous réentrants, les verrous équitables et les verrous injustes. Lorsqu'un thread doit occuper un verrou, il peut essayer d'acquérir le verrou via la méthode tryLock(), s'il ne parvient pas à acquérir le verrou, il peut répondre à une interruption en attendant via la méthode lockInterruptably(), ou entrer dans le blocage. état via la méthode lock() et attendez d’acquérir le verrou.

L'avantage de ReentrantLock implémentant le mécanisme de verrouillage est qu'il est plus puissant que synchronisé, peut prendre en charge une variété de mécanismes de verrouillage complexes et offre de meilleures performances. Cependant, par rapport au synchronisé, ReentrantLock est plus lourd à utiliser et nécessite une gestion manuelle de l'acquisition et de la libération du verrou.

4. Scénarios d'utilisation du verrouillage

Le mécanisme de verrouillage convient principalement aux scénarios dans lesquels plusieurs threads accèdent à des données partagées. Vous pouvez envisager d'utiliser le mécanisme de verrouillage dans les situations suivantes :

1. Lors de la modification de données telles que des variables globales et des variables statiques.
2. Lors de la modification d'objets tels que des classes de collection ou des tableaux.
3. Lors de l'accès à des données persistantes telles que des fichiers ou des bases de données.
4. Lors de l'exécution d'opérations collaboratives entre plusieurs threads.

En bref, dans un environnement multithread, tant qu'il y a une opération de modification des données partagées, un mécanisme de verrouillage doit être utilisé pour garantir l'exactitude et la cohérence des données.

5. Résumé

Le mécanisme de verrouillage en Java est un moyen important pour garantir l'exactitude et la cohérence des données dans un environnement multithread. Les types de verrous couramment utilisés en Java incluent les verrous mutex, les verrous en lecture-écriture et les verrous rotatifs, qui peuvent être implémentés de deux manières : synchronisé et ReentrantLock. Dans les applications réelles, il est nécessaire de sélectionner un mécanisme de verrouillage approprié en fonction des besoins réels et de faire attention à la portée du verrou, à la manière d'utiliser le verrou et à la manière de le déverrouiller pour éviter des problèmes courants tels qu'un blocage.

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