Guia para sincronização em Java

Antes de explicarmos a sincronização em Java , devemos revisitar brevemente o conceito de multithreading. O recurso multithreading do Java permite a execução simultânea de duas ou mais partes de um programa para utilização máxima da CPU. Cada parte de tal programa é um thread, e threads são processos leves dentro de um processo.

Agora, vários threads de um programa podem tentar acessar os mesmos recursos e produzir resultados imprecisos. Portanto, deve haver alguma sincronização para garantir que apenas um thread tenha acesso aos recursos em um determinado momento.

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Este guia sobre o que é sincronização em Java explorará o conceito de sincronização em detalhes com exemplos.

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O que é sincronização em Java?

A sincronização Java é a capacidade de controlar o acesso de vários threads a um recurso compartilhado. É útil quando programas Java multiencadeados tentam acessar o mesmo recurso e produzem resultados errôneos. Usando o recurso de sincronização Java, apenas um único encadeamento pode acessar o recurso em um determinado ponto de tempo.

Java fornece uma maneira de sincronizar a tarefa de threads usando blocos sincronizados que sincronizam no mesmo objeto e podem ter apenas um thread executando dentro deles por vez. Esses blocos são marcados com a palavra-chave sincronizada, bloqueando qualquer outra thread que tente entrar no bloco sincronizado até que a thread que já está dentro do bloco termine sua execução e saia do bloco.

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A sintaxe para escrever um bloco sincronizado

A sintaxe geral para escrever um bloco sincronizado em Java é a seguinte:

sincronizado( lockObject )

{

// instruções sincronizadas

}

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Na sintaxe acima, lockObject refere-se a um objeto cujo bloqueio está relacionado aos elementos sincronizados. Agora, isso nos leva ao conceito de bloqueio em Java.

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Bloqueios em Java

A sincronização em Java é construída em torno do bloqueio ou monitor. Cada objeto tem um bloqueio associado. Idealmente, um thread que requer acesso aos campos de um objeto deve primeiro obter o bloqueio do objeto. O bloqueio é um mecanismo de sincronização de thread mais sofisticado e flexível do que o bloco de sincronização. Ele é definido dentro do pacote java.util.concurrent.lock contendo extensas implementações de bloqueio.

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Método Sincronizado Java

A finalidade de um método sincronizado Java é bloquear objetos para recursos compartilhados. Assim, quando as threads invocam um método sincronizado, o método automaticamente obtém o bloqueio para esse objeto e o libera assim que a thread executa seu trabalho.

Aqui está um exemplo de um método sincronizado Java:

//exemplo de método java sincronizado

classe Tabela{

void printTable(int n){//método sincronizado sincronizado

for(int i=1;i<=5;i++){

System.out.println(n*i);

tentar{

Thread.sleep(400);

}catch(Exception e){System.out.println(e);}

}

}

}

class MyThread1 estende Thread{

Tábua;

MyThread1(Tabela t){

this.t=t;

}

public void executar(){

t.printTable(5);

}

}

class MyThread2 estende Thread{

Tábua;

MyThread2(Tabela t){

this.t=t;

}

public void executar(){

t.printTable(100);

}

}

classe pública TestSynchronization2{

public static void main(String args[]){

Table obj = new Table();//somente um objeto

MeuThread1 t1=novo MeuThread1(obj);

MeuThread2 t2=novo MeuThread2(obj);

t1.início();

t2.início();

}

}

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Resultado:

5

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15

20

25

100

200

300

400

500

O que acontece sem sincronização?

Agora, vamos ver o programa anterior sem sincronização (observe a ausência da palavra-chave sincronizada).

classe Tabela{

void printTable(int n){//método não sincronizado

for(int i=1;i<=5;i++){

System.out.println(n*i);

tentar{

Thread.sleep(400);

}catch(Exception e){System.out.println(e);}

}

}

}

class MyThread1 estende Thread{

Tábua;

MyThread1(Tabela t){

this.t=t;

}

public void executar(){

t.printTable(5);

}

}

class MyThread2 estende Thread{

Tábua;

MyThread2(Tabela t){

this.t=t;

}

public void executar(){

t.printTable(100);

}

}

class TestSynchronization1{

public static void main(String args[]){

Table obj = new Table();//somente um objeto

MeuThread1 t1=novo MeuThread1(obj);

MeuThread2 t2=novo MeuThread2(obj);

t1.início();

t2.início();

}

}

Resultado:

5

100

10

200

15

300

20

400

25

500

Como você pode ver, a saída é inconsistente sem sincronização.

Tipos de sincronização em Java

Para responder o que é sincronização de threads em Java , temos dois tipos de sincronização disponíveis: sincronização de threads e sincronização de processos.

Vamos entender o que cada um significa.

Sincronização de threads: quando vários threads tentam acessar um recurso compartilhado, devemos garantir que o recurso seja usado por apenas um thread por vez. A sincronização de threads é o processo de permitir que apenas um thread use o recurso compartilhado quando vários threads estão tentando usar o recurso simultaneamente.

Sincronização de processos: Refere-se à execução simultânea de vários processos para atingir um estado em que os processos se comprometem com uma ordem de execução apropriada. A sincronização de processos é necessária quando dois ou mais processos cooperam e a execução de um processo afeta o outro. Assim, a sincronização de processos elimina a possibilidade de saídas imprecisas e garante a ordem de execução correta.

Métodos de sincronização em Java

Em termos gerais, existem quatro métodos de sincronização em Java:

• Métodos estáticos sincronizados
• Métodos de instância sincronizados
• Bloco sincronizado dentro de métodos estáticos
• Bloco sincronizado dentro de métodos de instância

Vejamos cada método de sincronização Java com mais detalhes.

Métodos estáticos sincronizados

Aqui, usamos a palavra-chave sincronizada para marcar os métodos estáticos em Java. Aqui está um exemplo de um método estático sincronizado Java:

public static MyStaticCounter {

contagem int estática privada = 0;

incremento nulo sincronizado estático público (valor int) {

contagem += valor;

}

}

Métodos de instância sincronizados

Ao usar um bloco sincronizado com métodos de instância, cada objeto tem seu método sincronizado. Cada objeto pode ter apenas um thread que pode ser executado dentro de um método. Se houver vários objetos, um único thread pode ser executado para cada objeto dentro do bloco.

classe pública MeuContador {

contagem de inteiros privados = 0;

incremento nulo sincronizado público (valor int) {

this.count += valor;

}

decremento void sincronizado público (valor int) {

this.count -= valor;

}

}

Bloco sincronizado dentro de métodos estáticos

Abaixo está um exemplo onde usamos um bloco sincronizado dentro de um método estático:

classe pública MinhaClasse {

public static void print(String message) {

sincronizado(MinhaClasse.classe) {

log.writeln(mensagem);

}

}

}

Bloco sincronizado dentro de métodos de instância

Em vez de sincronizar todo o método, podemos usar o sincronizado em um bloco específico dentro do método. Abaixo está um exemplo de um bloco de código sincronizado dentro de um método não sincronizado:

incremento void público (valor int) {

sincronizado(este) {

this.count += valor;

}

}

Necessidade de sincronização em Java

Agora que você sabe o que é sincronização em Java , você deve estar se perguntando por que nós a usamos em primeiro lugar.

A palavra-chave sincronizada do Java fornece funcionalidades essenciais para programação simultânea. Veja como a sincronização em Java ajuda:

• A sincronização Java fornece o recurso de bloqueio para eliminar qualquer condição de corrida entre threads e garantir acesso mutuamente exclusivo ao recurso compartilhado.
• O bloqueio sincronizado Java fornece os recursos de bloqueio e desbloqueio. Portanto, um thread precisa adquirir o bloqueio antes de inserir um método ou bloco sincronizado.
• A palavra-chave sincronizada impede a reordenação de instruções de programa pelo compilador.

Conclusão

Resumindo, a sincronização em Java garante que apenas um thread possa acessar o recurso compartilhado por vez. Podemos sincronizar um bloco ou método usando a palavra-chave sincronizada do Java. Quando uma thread deseja entrar em um bloco sincronizado, ela deve adquirir um bloqueio e, após sair do bloco, a thread libera o bloqueio. Podemos usar a palavra-chave sincronizada com métodos ou dentro do bloco de um método.

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