Javaの同時プリミティブには、同期、揮発性、原子クラス、CAS、およびLocksupportが含まれます。 1.同期は、モニターロックを介して原子性と可視性を保証し、メモリの障壁を使用して命令の並べ替えを防ぎます。 2。揮発性は、狀況フラグやシングルトンモードに適した、さまざまな可視性を保証し、命令の並べ替えを禁止します。 3。AtomicIntegerなどのアトミッククラスは、CASに基づいたロックフリーメカニズムを?qū)g裝しています。これは、より読み上げて書くことが少ないが、ABAの問題に注意を払う必要があるシナリオに適しています。 4. Locksupportは、スレッドサスペンションとウェイクアップの根本的なサポートを提供します。これは、待機/通知よりも柔軟でロックを必要としません。これらのプリミティブを理解することは、同時のプログラミング機能を改善し、実際的な問題を解決するのに役立ちます。

Javaの同時プログラミングは、特に高性能で非常に同時のアプリケーションを構(gòu)築する場合、多くの開発者が避けられないコンテンツです。多くの人がsynchronized volatileを使用していますが、Javaの同時性のプリミティブを本當に理解している人は多くありません。この記事では、スレッドプールや完成可能な財政などの高度なパッケージについては説明していませんが、最下層から始まり、通常使用するいくつかのコアの並行性プリミティブについて話します。

同時プリミティブとは何ですか？

同時プリミティブは、オペレーティングシステムまたは言語レベルによって提供される最も基本的で最低レベルの同期メカニズムを指します。 Javaでは、これらのプリミティブには次のものが含まれますが、これらに限定されません。

• synchronizedキーワード
• volatile変數(shù)
• java.util.concurrent.atomicパッケージの下のアトミッククラス
• LockSupport.park() / unpark()
• CAS（比較とスワップ）

これらのメカニズムは、同時のツールクラス（ReentrantLock、CountDownLatchなど）ではなく、これらのツールを構(gòu)築するための基礎(chǔ)です。それらは通常、JVMメモリモデル（JMM）と密接に関連しており、可変可視性、実行順序、およびその他の動作に影響します。

Synchronizedは何をしましたか？

synchronized 、Javaが並行性をサポートする最も初期のキーワードの1つです。原子性を保証するだけでなく、內(nèi)蔵モニターロックを介して重要なゾーンへのアクセスを制御します。

ロックできることはわかっているかもしれませんが、その背後にあるメモリバリアメカニズムを必ずしも理解しているわけではありません。

• ロック時にロード/ストアバリアを挿入して、最新のデータが読み取られるようにします。
• ロックを解除する前にストアバリアを挿入して、変更が他のスレッドに表示されるようにします。
• また、指示が並べ替えを防ぎます。

たとえば、複數(shù)のスレッドが同時にsynchronizedメソッドを呼び出し、1つのスレッドのみを入力でき、殘りのスレッドはブロックして待機します。このプロセスの背後には、実際には、職場のオブジェクトヘッダーのマークワードの狀態(tài)の変更があります。

ただし、 synchronizedパフォーマンスは初期のバージョンでは実際に悪化していたが、JDK6からのバイアスロックや軽量ロックなどの最適化を?qū)毪筏酷?、そのパフォーマンスは非常に良好であることに注意する必要があります。

揮発性：「視界」だけではありません

volatile 、さまざまな可視性の問題を解決するためによく使用されます。たとえば、マルチスレッド環(huán)境にブールフラグが追加されていない場合、1つのスレッドが変更された場合、他のスレッドを見ることができない場合があります。

しかし、実際には、2つの重要な機能があります。

1. 指示を並べ替えることは禁じられています
2. 書き込み操作は、操作の読み取り前に行われます

これにより、シンプルなステータスフラグだけでなく、シングルトンモードでのダブルチェックロックなどのロックフリー構(gòu)造のデザインにも適してvolatileます。

パブリッククラスシングルトン{
    プライベート靜的揮発性シングルトンインスタンス。

    public static singleton getInstance（）{
        if（instance == null）{
            同期（singleton.class）{
                if（instance == null）{
                    instance = new Singleton（）;
                }
            }
        }
        インスタンスを返す;
    }
}

ここでのvolatileは、新しいオブジェクトの命令を並べ替えることで、他のスレッドが非構(gòu)築されたオブジェクトを取得するのを防ぐことです。

アトミッククラスとCAS：ロックレスは安全です

AtomicInteger背後には、 AtomicReferenceやその他のクラスがCAS操作、つまり比較とスワップです。これは、競合が少ないシナリオに適した楽観的なロックメカニズムです。

CASには3つのオペランドがあります：メモリアドレスV、期待値e、および新しい値。値は、メモリ內(nèi)の値がEに等しい場合にのみUに更新されます。

JavaのCasはUnsafeクラスを通じて実裝されており、基礎(chǔ)となるUnsafe CPU命令（X86のcmpxchgなど）に依存しています。

CASの利點は、スレッドブロッキングがないことであり、不利な點は、ABAの問題が発生する可能性があることです。 AtomicStampedReferenceを使用してタイムスタンプを入力して、誤判斷を避けることができます。

推奨される使用法：

• より多くの読み物や競爭の減少が激しくないシナリオに適しています
• サイクルが多すぎるとCPUの使用量が高くなる可能性があることに注意してください
• スピン制限と組み合わせることができる大量の並行性の下で無限の再試行を避けてください。

locksupport：スレッドスケジューリングの元の手段

AbstractQueuedSynchronizer （aqs）のソースコードを見た場合、 LockSupport.park()とLockSupport.unpark()內(nèi)部的に使用してスレッドを停止およびウェイクアップすることがわかります。

これらの2つの方法の効果は非常に直接的です：

• park() ：現(xiàn)在のスレッドが普及したり中斷されたりするまで眠らせます
• unpark(Thread) ：指定されたスレッドを起こします

Object.wait()およびnotify()と比較して、より柔軟で、ロックを保持せずに呼び出すことができ、例外をスローしません。

しかし、エラーも発生しやすいです。たとえば、2回unpark呼び出すと、スレッドが1回しか目覚めず、その後の呼び出しparkすぐには戻りません。

基本的にそれだけです。 Javaの同時プリミティブは単純に見えますが、それぞれに適用範囲と境界條件があります。それらの作業(yè)メカニズムを理解することは、より効率的な同時コードの作成に役立つだけでなく、デッドロック、メモリの可視性、その他の問題のトラブルシューティングにも役立ちます。

以上がJava Concurrency Primitivesに深く潛りますの詳細內(nèi)容です。詳細については、PHP 中國語 Web サイトの他の関連記事を參照してください。