5 चीजें जिन्हें आप मल्टीथ्रेडिंग के बारे में नहीं जानते हैं

हालांकि कुछ जावा प्रोग्रामर मल्टीथ्रेडिंग से इनकार करते हैं और लाइब्रेरी जो इसे सपोर्ट करती हैं, जिन लोगों को इस मुद्दे का गहराई से अध्ययन करने का समय मिला है, वे भी कम हैं। इसके बजाय, हम किसी विशेष कार्य के लिए केवल उतने ही प्रवाह के बारे में सीखते हैं, जितनी आवश्यक होने पर ही हमारे उपकरणों में नई तकनीकों को जोड़ते हैं। तो आप सभ्य अनुप्रयोग बना और चला सकते हैं, लेकिन आप बेहतर कर सकते हैं। कंपाइलर और जावा वर्चुअल मशीन की विशेषताओं को समझना आपको अधिक कुशल, उत्पादक कोड लिखने में मदद करेगा।



5 थिंग्स ... सीरीज़ की इस किश्त में, मैं मल्टीथ्रेडेड प्रोग्रामिंग के कुछ सूक्ष्म पहलुओं को पेश करूँगा, जिनमें सिंक्रोनाइज़ करने के तरीके, वाष्पशील चर और परमाणु वर्ग शामिल हैं। यह विशेष रूप से कवर करेगा कि इनमें से कुछ निर्माण जेवीएम और जावा कंपाइलर के साथ कैसे इंटरैक्ट करते हैं, और विभिन्न इंटरैक्शन एप्लिकेशन के प्रदर्शन को कैसे प्रभावित कर सकते हैं।



अनुवादक का ध्यान दें: मैं सिर्फ उन लोगों में से एक हूं, जो मल्टीथ्रेडेड प्रोग्रामिंग के बारे में इन पांच चीजों को नहीं जानते हैं, इसलिए मैंने सोचा कि यह लेख यहां प्रकाशित करने लायक था, लेकिन इसलिए मैं अनुवाद में कुछ गलतियां कर सकता था, इसलिए सुधारों का स्वागत किया जाता है। उत्साह।

अनुवादक का नोट 2: टिप्पणियों में, जानकार लोग विषय पर लिंक और जानकारी साझा करते हैं, लेख की सामग्री से कम दिलचस्प नहीं है)

1. सिंक्रोनाइज़्ड मेथड या सिंक्रोनाइज़्ड ब्लॉक?

आप पहले से ही इस बारे में सोच सकते हैं कि पूरे तरीके को सिंक्रनाइज़ घोषित किया जाए या केवल उस हिस्से को सुरक्षित किया जाए जिसकी आवश्यकता है। ऐसी स्थितियों में, यह जानना उपयोगी है कि जब जावा कंपाइलर स्रोत कोड को बायटेकोड में परिवर्तित करता है, तो यह सिंक्रनाइज़ किए गए तरीकों और बहुत अलग तरीकों से सिंक्रनाइज़ किए गए ब्लॉक के साथ काम करता है।



जब JVM सिंक्रनाइज़ विधि को निष्पादित करता है, तो रनिंग थ्रेड निर्धारित करता है कि ACC_SYNCHRONIZED ध्वज इस विधि के method_info पर सेट है। फिर यह स्वचालित रूप से ऑब्जेक्ट पर लॉक सेट करता है, विधि को कॉल करता है, और लॉक को रिलीज़ करता है। यदि एक अपवाद फेंक दिया जाता है, तो धागा स्वचालित रूप से लॉक को छोड़ देता है।

दूसरी तरफ, एक सिंक्रनाइज़ ब्लॉक जेवीएम में निर्मित ऑब्जेक्ट लॉक अनुरोधों और अपवाद हैंडलिंग के लिए समर्थन को बायपास करता है, इसलिए इसे बाइटकोड में स्पष्ट रूप से वर्णित किया जाना चाहिए। यदि आप ब्लॉक के लिए बाइटकोड को देखते हैं, तो आपको विधि की तुलना में इसमें अतिरिक्त संचालन का एक गुच्छा दिखाई देगा। लिस्टिंग 1 दोनों को एक कॉल दिखाता है।



लिस्टिंग 1. सिंक्रनाइज़ेशन के लिए दो दृष्टिकोण।

पैकेज com.geekcap ;

सार्वजनिक वर्ग सिंक्रोनाइज़ेशन। नमूना {

निजी int i ;



पब्लिक सिंक्रोनाइज़्ड इंट सिंक्रोमेथोडगेट ( ) {

मैं लौटा ;

}



सार्वजनिक int सिंक्रोनाइज़ करें ( ) {

सिंक्रनाइज़ ( यह ) {

मैं लौटा ;

}

}

}

सिंक्रोमेथोडगेट () विधि निम्नलिखित बायोटेक उत्पन्न करता है:

  0: aload_0
	 1: getfield
	 2: एनओपी
	 3: iconst_m1
	 4: ireturn 

और यहाँ सिंक्रोटेक्लेट () विधि के लिए बायटेकोड है:

  0: aload_0
	 1: डुबकी
	 2: astore_1
	 3: निगरानीकर्ता
	 4: aload_0
	 5: getfield
	 6: nop
	 7: iconst_m1
	 8: aload_1
	 9: मोनिटोरेक्सिट
	 10: ireturn
	 11: astore_2
	 12: aload_1
	 13: मोनिटोरेक्सिट
	 14: aload_2
	 15: एथ्रो 

एक सिंक्रोनाइज़्ड ब्लॉक बनाने से बाइटकोड की 16 लाइनें वापस आ जाती हैं, जबकि एक सिंक्रोनाइज़ की गई विधि केवल 5 ही लौटती है।

2. "इंट्रा-थ्रेड" (थ्रेडलोकल) चर।

यदि आप किसी वर्ग के सभी उदाहरणों के लिए चर का एक उदाहरण सहेजना चाहते हैं, तो आप स्थैतिक वर्ग चर का उपयोग करते हैं। यदि आप प्रत्येक थ्रेड के लिए एक वैरिएबल का उदाहरण सहेजना चाहते हैं, तो थ्रेडलोकल वैरिएबल का उपयोग करें। थ्रेडलोकल वैरिएबल साधारण वैरिएबल से अलग होते हैं, जिसमें प्रत्येक थ्रेड का अपना, व्यक्तिगत रूप से वैरिएबल का इनिशियलाइज्ड इंस्टेंस होता है, जिसके लिए यह गेट () या सेट () तरीकों से प्राप्त होता है।



मान लीजिए आप एक मल्टी-थ्रेडेड कोड ट्रेसर विकसित कर रहे हैं जिसका लक्ष्य विशिष्ट रूप से आपके कोड के माध्यम से प्रत्येक थ्रेड का पथ निर्धारित करना है। समस्या यह है कि आपको कई वर्गों में कई थ्रेड्स में कई विधियों को समन्वित करने की आवश्यकता है। थ्रेडलोक के बिना, यह असाध्य होगा। जब थ्रेड निष्पादित करना शुरू कर देता है, तो राउटर द्वारा पहचान के लिए एक अद्वितीय मार्कर उत्पन्न करना आवश्यक होगा, और फिर ट्रेसिंग करते समय इस मार्कर को प्रत्येक विधि से पास करें।



थ्रेडलोक के साथ, यह आसान है। थ्रेड निष्पादन की शुरुआत में थ्रेडलोक वैरिएबल को इनिशियलाइज़ करता है, और फिर इसे प्रत्येक क्लास में प्रत्येक विधि से एक्सेस करता है, और वेरिएबल केवल थ्रेडिंग के लिए ट्रेसिंग जानकारी को स्टोर करेगा। जब इसका पूरा पूरा हो जाता है, तो थ्रेड अपने व्यक्तिगत ट्रेस रिकॉर्ड को सभी रिकॉर्ड को बनाए रखने के लिए जिम्मेदार नियंत्रण वस्तु में स्थानांतरित कर सकता है।



जब आप प्रत्येक थ्रेड के लिए चर इंस्टेंसेस को संग्रहीत करने की आवश्यकता होती है, तो ThreadLocal का उपयोग करना समझ में आता है।

3. अस्थिर चर।

मेरे अनुमान से, सभी जावा डेवलपर्स में से केवल आधे को पता है कि जावा में अस्थिर कीवर्ड है। इनमें से, केवल 10 प्रतिशत ही जानते हैं कि इसका क्या अर्थ है, और इससे भी कम प्रभावी तरीके से इसका उपयोग करना जानते हैं। संक्षेप में, अस्थिर कीवर्ड के साथ एक चर की परिभाषा का मतलब है कि चर के मूल्य को विभिन्न थ्रेड्स द्वारा बदल दिया जाएगा। यह समझने के लिए कि वाष्पशील का क्या मतलब है, सबसे पहले, आपको यह समझने की जरूरत है कि धागे सामान्य, गैर-वाष्पशील, चर के साथ कैसे संचालित होते हैं।



प्रदर्शन में सुधार करने के लिए, जावा भाषा विनिर्देश JRE को प्रत्येक थ्रेड में चर की एक स्थानीय प्रतिलिपि को सहेजने की अनुमति देता है जो इसे संदर्भित करता है। आप कैश की तरह चर की इन "इन-लाइन" प्रतियों पर विचार कर सकते हैं, जो कि चर के मूल्य तक हर बार मुख्य मेमोरी की जांच करने से बचने में मदद करता है।



लेकिन कल्पना कीजिए कि निम्नलिखित मामले में क्या होता है: दो धागे शुरू होते हैं, और पहला चर A को 5 के रूप में पढ़ता है, जबकि दूसरा 10. को। यदि चर A 5 से 10 में बदल गया है, तो पहले धागे को परिवर्तन के बारे में नहीं पता होगा, इसलिए यह होगा ए का गलत मूल्य। हालांकि, यदि चर ए को अस्थिर के रूप में चिह्नित किया जाता है, तो किसी भी समय जब थ्रेड अपने मूल्य तक पहुंचता है, तो उसे ए की एक प्रति प्राप्त होगी और इसके वर्तमान मूल्य को पढ़ा जाएगा।



यदि आपके एप्लिकेशन में चर नहीं बदलते हैं, तो इन-लाइन कैश समझ में आता है। अन्यथा, यह जानना बहुत उपयोगी है कि वाष्पशील कीवर्ड आपके लिए क्या कर सकता है।

4. वाष्पशील बनाम सिंक्रनाइज़।

यदि एक चर को अस्थिर के रूप में घोषित किया जाता है, तो इसका मतलब है कि यह कई धागे को बदलने की उम्मीद है। स्वाभाविक रूप से, आपको लगता है कि JRE अस्थिर चर के लिए सिंक्रनाइज़ेशन के कुछ रूप को लागू करेगा। बेहतर या बदतर के लिए, जेआरई अस्थिर रूप से अस्थिर चर का उपयोग करते समय सिंक्रनाइज़ेशन प्रदान करता है, लेकिन एक बहुत बड़े चेतावनी के साथ: वाष्पशील चर पढ़ना सिंक्रनाइज़ है और वाष्पशील चर को लिखना सिंक्रनाइज़ है, लेकिन गैर-परमाणु संचालन नहीं हैं।

जिसका अर्थ है कि निम्नलिखित कोड सुरक्षित नहीं है:

myVolatileVar ++;

इस कोड को निम्नानुसार भी लिखा जा सकता है:

int अस्थायी = 0 ;

सिंक्रनाइज़ करें ( myVolatileVar ) {

अस्थायी = myVolatileVar ;

}



अस्थायी ++;



सिंक्रनाइज़ करें ( myVolatileVar ) {

myVolatileVar = अस्थायी ;

}

दूसरे शब्दों में, यदि एक अस्थिर चर को स्पष्ट रूप से अपडेट किया जाता है, अर्थात, मान पढ़ा जाता है, बदला जाता है, और फिर नए के रूप में असाइन किया जाता है, तो परिणाम गैर-थ्रेड दो तुल्यकालिक संचालन के बीच सुरक्षित होगा। आप चुन सकते हैं कि सिंक्रनाइज़ेशन का उपयोग करें या अस्थिर चर को स्वचालित रूप से सिंक्रनाइज़ करने के लिए JRE समर्थन पर भरोसा करें। सबसे अच्छा तरीका आपके मामले पर निर्भर करता है: यदि चर का निर्दिष्ट अस्थिर मान उसके वर्तमान मूल्य (उदाहरण के लिए, वेतन वृद्धि के दौरान) पर निर्भर करता है, तो आपको सिंक्रनाइज़ेशन का उपयोग करने की आवश्यकता है यदि आप चाहते हैं कि ऑपरेशन थ्रेड सुरक्षित हो।

5. परमाणु क्षेत्रों के अद्यतन।

जब आपको एक आदिम प्रकार की आवश्यकता होती है जो वेतन वृद्धि और क्षरण संचालन करता है, तो इसे नए परमाणु वर्गों के बीच java.util.concurrent.atomic पैकेज में चुनना बेहतर होता है, ताकि आप खुद को सिंक्रोनाइज़्ड ब्लॉक लिख सकें। परमाणु कक्षाएं यह सुनिश्चित करती हैं कि कुछ संचालन थ्रेड सुरक्षित हैं, उदाहरण के लिए, वेतन वृद्धि और क्षरण संचालन, अपडेट और मान जोड़ें। परमाणु कक्षाओं की सूची में एटोमिकइंटरियर, एटॉमिकबुलियन, एटॉमिकलॉन्ग, एटॉमिकइंटरएयरएयर और इतने पर शामिल हैं।



परमाणु कक्षाओं का उपयोग करने में प्रोग्रामर के लिए एक अजीब चुनौती यह है कि सभी वर्ग संचालन, जिसमें ऑपरेशन का गेट-सेट और गेट-सेट परिवार भी शामिल है, परमाणु भी हैं। इसका मतलब है कि पढ़ने और लिखने के संचालन जो एक परमाणु चर के मूल्य को नहीं बदलते हैं, सिंक्रनाइज़ हैं, और न केवल महत्वपूर्ण रीड-अपडेट-राइट-ऑपरेशन। यदि आप सिंक्रनाइज़ कोड की तैनाती पर अधिक दानेदार नियंत्रण चाहते हैं, तो परमाणु क्षेत्र updater का उपयोग करने के लिए एक समाधान है।

परमाणु अद्यतनकर्ता का उपयोग करना।

परमाणु अद्यतनकर्ता जैसे एटॉमिकइन्तेगरफिल्डडैटर, एटॉमिकलॉन्गफिल्डडैटर, और एटॉमिक रीफर्न्सिफिल्डयूपडेटर वे गोले हैं जो वाष्पशील क्षेत्रों पर लागू होते हैं। अंदर, जावा वर्ग के पुस्तकालय उनका उपयोग करते हैं। यद्यपि वे अक्सर एप्लिकेशन कोड में उपयोग नहीं किए जाते हैं, आपके पास उनकी मदद से जीवन को आसान बनाने की शुरुआत नहीं करने का कोई कारण नहीं है।



सूची 2 एक उदाहरण वर्ग दिखाता है जो किसी को पढ़ रही पुस्तक को संशोधित करने के लिए परमाणु अपडेट का उपयोग करता है:

लिस्टिंग 2. पुस्तक वर्ग।

पैकेज com.geeckap.atomicexample ;



पब्लिक क्लास बुक

{

निजी स्ट्रिंग नाम ;



सार्वजनिक पुस्तक ( )

{

}



सार्वजनिक पुस्तक ( स्ट्रिंग नाम )

{

यह । नाम = नाम ;

}



सार्वजनिक स्ट्रिंग getName ( )

{

वापसी का नाम ;

}



सार्वजनिक शून्य सेटनाम ( स्ट्रिंग नाम )

{

यह । नाम = नाम ;

}

}

बुक क्लास सिर्फ एक POJO (सादे पुराने जावा ऑब्जेक्ट - एक सादे पुराने जावा ऑब्जेक्ट) है जिसमें केवल एक फ़ील्ड है: नाम।



लिस्टिंग 3. MyObject क्लास।

पैकेज com.geeckap.atomicexample ;



आयात java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceFieldUpdater ;



/ **

*

* @ सौदर्य चमकता है

* /

सार्वजनिक वर्ग MyObject

{

निजी वाष्पशील पुस्तक whatImReading ;



निजी स्थिर अंतिम AtomicReferenceFieldUpdater < MyObject, पुस्तक > updater =

AtomicReferenceFieldUpdater। newUpdater (

MyObject। कक्षा , पुस्तक । वर्ग , "whatImReading" ) ;



सार्वजनिक पुस्तक getWhatImReading ( )

{

whatImReading लौटाएं ;

}



सार्वजनिक शून्य सेटवॉटआईएमआरडिंग ( बुक क्या है )

{

//this.whatImReading = whatImReading;

अपडेटर। तुलना एसेटसेट ( यह , यह । WhatImReading , whatImReading ) ;

}

}

लिस्टिंग 3 में MyObject वर्ग का प्रतिनिधित्व करता है, जैसा कि आप उम्मीद कर सकते हैं, मिल और सेट के तरीके, लेकिन सेट विधि कुछ और करती है। निर्दिष्ट पुस्तक को अपनी आंतरिक लिंक प्रदान करने के बजाय (जो लिस्टिंग 3 में टिप्पणी कोड द्वारा किया जाएगा), यह AtomicReferenceFieldUpdater का उपयोग करता है।

AtomicReferenceFieldUpdater

Javadoc एक AtomicReferenceFieldUpdater को परिभाषित करता है:



एक प्रतिबिंब-आधारित उपयोगिता जो नामित वर्गों के निर्दिष्ट अस्थिर संदर्भ क्षेत्रों में परमाणु अपडेट को सक्षम करती है। इस वर्ग को परमाणु डेटा संरचनाओं में उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है जिसमें एक ही नोड के कई संदर्भ क्षेत्र स्वतंत्र रूप से परमाणु अपडेट के अधीन हैं।

(एक प्रतिबिंब-आधारित उपयोगिता जो असाइन किए गए कक्षाओं के अस्थिर संदर्भ क्षेत्रों को परमाणु अपडेट करने की अनुमति देती है। यह वर्ग परमाणु डेटा संरचनाओं में उपयोग के लिए है, जिसमें एक ही रिकॉर्ड के कई संदर्भ फ़ील्ड परमाणु अपडेट के लिए स्वतंत्र निकाय हैं) मुझे मारते हैं, मुझे नहीं पता। इसका सामान्य रूप से अनुवाद कैसे करें



Listing 3 में, AtomicReferenceFieldUpdater को NewUpdater विधि कहकर बनाया गया है, जो अन्य मापदंडों को लेती है।

• फ़ील्ड वाली वस्तु का वर्ग (इस मामले में, MyObject)

• वस्तु का वह वर्ग जिसे परमाणु रूप से अद्यतन किया जाएगा (इस मामले में, पुस्तक)

• परमाणु अद्यतन के लिए क्षेत्र का नाम



यहाँ महत्वपूर्ण यह है कि getWhatImReading विधि को किसी भी प्रकार के सिंक्रनाइज़ेशन के बिना निष्पादित किया जाता है, जबकि setWhatImReading को परमाणु ऑपरेशन के रूप में किया जाता है।



4 की सूची से पता चलता है कि setWhatImReading () का उपयोग कैसे करें और यह साबित करता है कि चर सही तरीके से बदल रहा है:



लिस्टिंग 4. परमाणु अद्यतनकर्ता का परीक्षण मामला।

पैकेज com.geeckap.atomicexample ;



आयात org.junit.Assert ;

आयात org.junit.Before ;

आयात org.junit.Test ;



सार्वजनिक वर्ग AtomicExampleTest

{

निजी MyObject obj ;



@Before

सार्वजनिक शून्य सेटअप ( )

{

obj = new MyObject ( ) ;

obj। setWhatImReading ( नई पुस्तक ( "स्क्रैच से जावा 2" ) ) ;

}



@Test

सार्वजनिक शून्य टेस्टअपडेट ( )

{

obj। setWhatImReading ( नई पुस्तक (

"प्रो जावा ईई 5 प्रदर्शन प्रबंधन और अनुकूलन" ) ) ;

जोर देते हैं । दावा ( "गलत पुस्तक नाम" )

"प्रो जावा ईई 5 प्रदर्शन प्रबंधन और अनुकूलन"

obj। getWhatImReading ( ) । getName ( ) ) ;

}



}

निष्कर्ष में।

मल्टी-थ्रेडेड प्रोग्रामिंग हमेशा एक परीक्षण है, लेकिन जब से जावा प्लेटफ़ॉर्म विकसित हुआ है, इसे समर्थन मिला है जो कुछ मल्टी-थ्रेडेड प्रोग्रामिंग कार्यों को सरल करता है। इस लेख में, मैंने पांच चीजों की जांच की जिन्हें आप जावा प्लेटफॉर्म पर बहु-थ्रेडेड एप्लिकेशन लिखने के बारे में नहीं जान सकते हैं, जिसमें सिंक्रनाइज़ किए गए तरीकों और कोड के ब्लॉक के बीच अंतर, थ्रेडलोकल वैरिएबल का उपयोग करने का महत्व, अस्थिरता की एक व्यापक गलतफहमी (अस्थिरता पर भरोसा करने का खतरा सहित) आपको सिंक्रनाइज़ेशन का उपयोग करने की आवश्यकता है), और परमाणु कक्षाओं की पेचीदगियों का एक संक्षिप्त अवलोकन। कौन अधिक जानना चाहता है, लिंक अनुभाग (लेखक की साइट पर) देखें ।