传统锁在Java中如何防止并行访问?
传统锁在Java中如何防止并行访问?
我们在Java中学习并发编程的最初一件事就是使用锁(使用synchronized关键字、Lock/ReadWriteLock接口)来防止并发访问。例如:
synchronized void eat(){ //一些代码 }
理论上,这个eat()方法可以由单个线程执行。即使有很多线程在等待执行它,只有一个线程会获取锁。但是接下来就是并行性,这让我对我刚才说的话有所思考。
我有一个4核的CPU。这意味着我可以并行执行4个任务。是的,锁可以被单个线程获取。但是,是否可能发生4个线程同时调用eat()方法并获取锁,尽管实际上需要获取锁才能执行任何操作?
在Java中是否可能发生这样的情况?我猜不会,但我不得不问一下。它又是如何处理我刚才说的情况的?
在Java中,传统的锁机制可以防止并行访问。JVM会维护一个正在尝试获取锁的线程列表。这个列表被称为“inflated lock”,只有在真正需要时(即在锁的竞争发生时),才会被创建。当锁发生竞争时,就会出现真正需要创建“inflated lock”的情况。
详细信息可以参考https://wiki.openjdk.java.net/display/HotSpot/Synchronization。
以上就是传统锁机制的出现原因和解决方法。
传统的锁机制在Java中是如何保护并行访问的?这个问题的出现是因为多个线程在几乎同时获取锁时,必须解决竞争的问题。在传统的计算机系统中,只有一个内存总线,任何“同步”操作(例如,“获取锁”)必须在系统的主内存上操作。因此,多个CPU同时访问主内存是物理上不可能的。如果两个CPU在几乎同时决定访问内存,硬件保证其中一个将赢得竞争并先行,而另一个被迫等待。但是,等待的时间只有几个纳秒,所以解决多个线程尝试获取锁的情况是软件层面的责任。
解决方法是使用同步关键字synchronized。在Java中,当一个方法或代码块被声明为synchronized时,只有一个线程可以执行它。其他线程必须等待该线程释放锁。这确保了每次只有一个线程能够访问被锁定的资源,从而保护了并行访问的问题。
以下是一个示例代码,演示了如何使用synchronized关键字保护共享资源:
public class LockExample { private int counter = 0; public synchronized void increment() { counter++; } }
在上面的代码中,increment()方法被声明为synchronized,这意味着每次只有一个线程可以执行该方法。当一个线程执行increment()方法时,其他线程必须等待该线程释放锁,才能执行该方法。
通过使用synchronized关键字,传统的锁机制能够保护并行访问,确保每次只有一个线程能够访问被锁定的资源。这种方式可以有效地防止竞争条件和数据不一致的问题,从而提高程序的可靠性和稳定性。