展开菜单
首页 精品内容 本月促销 装机必备 Windows PDF教程 macOS软件 IOS软件 Android AI 专题
全部分类

当前位置:

首页 > 编程开发 > Java中的Synchronized原理与Callable接口实践分析

Java中的Synchronized原理与Callable接口实践分析

一、基本特点1.开始时是乐观锁,如果锁冲突频繁,就转换为悲观锁.2.开始是轻量级锁实现,如果锁被持有的时间较长,就转换成重量级锁.3.实现轻量级锁的时候大概率用到的自旋锁策略4.是一种不公平锁5.是一种可重入锁6.不是读写锁二、加锁工作过程JVM将synchronized锁分为无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁状态。会根据情况,进行依次升级。偏向锁假设男主是一个锁,女主是一个线程.如果只有这一个线程来使用这个锁,那么男主女主即使不领证结婚(避免了高成本操作),也可以一直幸福的生活下去.但是女配出现了,也尝试

    一、基本特点

    1. 开始时是乐观锁, 如果锁冲突频繁, 就转换为悲观锁.

    2. 开始是轻量级锁实现, 如果锁被持有的时间较长, 就转换成重量级锁.

    3. 实现轻量级锁的时候大概率用到的自旋锁策略

    4. 是一种不公平锁

    5. 是一种可重入锁

    6. 不是读写锁

    二、加锁工作过程

    JVM 将 synchronized 锁分为 无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁状态。会根据情况,进行依次升级。

    Java中的Synchronized原理与Callable接口实践分析

    偏向锁

    假设男主是一个锁, 女主是一个线程. 如果只有这一个线程来使用这个锁, 那么男主女主即使不领证 结婚(避免了高成本操作), 也可以一直幸福的生活下去. 但是女配出现了, 也尝试竞争男主, 此时不管领证结婚这个操作成本多高, 女主也势必要把这个动作 完成了, 让女配死心

    偏向锁不是真的 "加锁", 只是给对象头中做一个 "偏向锁的标记", 记录这个锁属于哪个线程. 如果后续没有其他线程来竞争该锁, 那么就不用进行其他同步操作了(避免了加锁解锁的开销) 如果后续有其他线程来竞争该锁(刚才已经在锁对象中记录了当前锁属于哪个线程了, 很容易识别 当前申请锁的线程是不是之前记录的线程), 那就取消原来的偏向锁状态, 进入一般的轻量级锁状态

    偏向锁本质上相当于 "延迟加锁" . 能不加锁就不加锁, 尽量来避免不必要的加锁开销. 但是该做的标记还是得做的, 否则无法区分何时需要真正加锁

    偏向锁不是真的加锁, 而只是在锁的对象头中记录一个标记(记录该锁所属的线程). 如果没有其他线 程参与竞争锁, 那么就不会真正执行加锁操作, 从而降低程序开销. 一旦真的涉及到其他的线程竞 争, 再取消偏向锁状态, 进入轻量级锁状态

    轻量级锁

    随着其他线程进入竞争, 偏向锁状态被消除, 进入轻量级锁状态(自适应的自旋锁). 此处的轻量级锁就是通过 CAS 来实现.

    通过 CAS 检查并更新一块内存 (比如 null => 该线程引用)

    如果更新成功, 则认为加锁成功

    如果更新失败, 则认为锁被占用, 继续自旋式的等待(并不放弃 CPU).

    自旋操作是一直让 CPU 空转, 比较浪费 CPU 资源. 因此此处的自旋不会一直持续进行, 而是达到一定的时间/重试次数, 就不再自旋了. 也就是所谓的 "自适应"

    重量级锁

    如果竞争进一步激烈, 自旋不能快速获取到锁状态, 就会膨胀为重量级锁 此处的重量级锁就是指用到内核提供的 mutex .

    执行加锁操作, 先进入内核态.

    在内核态判定当前锁是否已经被占用

    如果该锁没有占用, 则加锁成功, 并切换回用户态.

    如果该锁被占用, 则加锁失败. 此时线程进入锁的等待队列, 挂起. 等待被操作系统唤醒.

    经历了一系列的沧海桑田, 这个锁被其他线程释放了, 操作系统也想起了这个挂起的线程, 于是唤醒 这个线程, 尝试重新获取锁

    三、其他的优化操作

    锁消除

    编译器+JVM 判断锁是否可消除. 如果可以, 就直接消除

    有些应用程序的代码中, 用到了 synchronized, 但其实没有在多线程环境下. (例如 StringBuffer)

    StringBuffer sb = new StringBuffer();
    sb.append("a");
    sb.append("b");
    sb.append("c");
    sb.append("d");

    此时每个 append 的调用都会涉及加锁和解锁. 但如果只是在单线程中执行这个代码, 那么这些加 锁解锁操作是没有必要的, 白白浪费了一些资源开销.

    锁粗化

    一段逻辑中如果出现多次加锁解锁, 编译器 + JVM 会自动进行锁的粗化.

    Java中的Synchronized原理与Callable接口实践分析

    领导, 给下属交代工作任务

    方式一:

    打电话, 交代任务1, 挂电话.

    打电话, 交代任务2, 挂电话.

    打电话, 交代任务3, 挂电话

    方式二:

    打电话, 交代任务1, 任务2, 任务3, 挂电话

    四、Callable 接口

    Callable 是什么

    Callable 是一个 interface . 相当于把线程封装了一个 "返回值". 方便程序猿借助多线程的方式计算 结果.

    Callable 和 Runnable 相对, 都是描述一个 "任务". Callable 描述的是带有返回值的任务, Runnable 描述的是不带返回值的任务.Callable 通常需要搭配 FutureTask 来使用. FutureTask 用来保存 Callable 的返回结果. 因为 Callable 往往是在另一个线程中执行的, 啥时候执行完并不确定. FutureTask 就可以负责这个等待结果出来的工作.

    代码示例: 创建线程计算 1 + 2 + 3 + ... + 1000, 不使用 Callable 版本

    public class Text {
     
        static class Result{
            public int sum = 0;
            public Object locker = new Object();
        }
     
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            Result result = new Result();
     
            Thread t = new Thread(){
                @Override
                public void run() {
                    int sum = 0;
                    for (int i = 0; i <=10000; i++){
                        sum += i;
                    }
                    result.sum = sum;
     
                    synchronized (result.locker){
                        result.locker.notify();
                    }
                }
            };
            t.start();
            synchronized (result.locker){
                while (result.sum == 0){
                    result.locker.wait();
                }
            }
            System.out.println(result.sum);
        }
    }

    代码示例: 创建线程计算 1 + 2 + 3 + ... + 1000, 使用 Callable 版本

    import java.util.concurrent.Callable;
    import java.util.concurrent.ExecutionException;
    import java.util.concurrent.FutureTask;
     
    public class Text1 {
     
        public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
            Callable callable = new Callable() {
                @Override
                public Integer call() throws Exception {
                    int sum = 0;
                    for (int i = 0; i <=1000; i++){
                        sum += i;
                    }
                    return sum;
                }
            };
            //由于Thread不能直接传一个callable实例,就需要一个辅助类来包装
            FutureTask futureTask = new FutureTask<>(callable);
            Thread t = new Thread(futureTask);
            t.start();
            //尝试在主线程获取结果
            //如果FutureTask中的结果还没生成。此时就会阻塞等待
            //一直等到最终的线程把这个结果算出来,get返回
            Integer result = futureTask.get();
            System.out.println(result);
        }
    }
    本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系bd@zhengruan.com
    作者最新文章
    编程开发 Java
    相关文章 更多
    精品专题 更多
    装机必备

    正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

    Windows

    正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

    PDF教程

    正软商城PDF教程频道提供PDF编辑、转换、合并、拆分、压缩及格式处理方法,同时介绍常用PDF软件和工具的使用技巧。

    macOS软件

    正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

    IOS软件

    正软商城iOS软件专区,精选适用于iPhone和iPad的办公、学习、影音、设计、效率及AI应用,提供功能介绍、适用设备、系统要求和正版获取方式等信息。

    AI

    正软商城AI软件专区,汇集AI写作、AI绘画、AI视频、AI办公、AI编程、AI翻译、智能客服和数据分析等人工智能工具,提供功能介绍、适用平台、收费方式及正版购买信息。

    Mac软件 更多
    Shapr3D macOS版
    Shapr3D macOS版

    Shapr3D是一款面向工业设计、机械工程、建筑概念和三维打印工作流的CAD软件。Mac版采用Parasolid建模内核,支持草图约束、实体建模、工程图、可视化渲染及常见CAD格式交换,并可通过账户在多台设备之间同步项目。

    REAPER macOS版
    REAPER macOS版

    REAPER是Cockos开发的数字音频工作站,提供多轨音频与MIDI录制、剪辑、处理、混音和母带制作工具。Mac版兼容Intel与Apple芯片,支持AU、VST、VST3、CLAP等插件格式,并提供高度可定制的工作流程。

    Ableton Live macOS版
    Ableton Live macOS版

    Ableton Live 是面向音乐制作人与现场表演者的数字音频工作站,提供编曲视图、独具特色的现场视图、音频录制、MIDI创作、实时变速、乐器及效果器。Mac版原生支持Apple芯片,并可连接音频接口、MIDI控制器和第三方插件。

    Adobe After Effects macOS版
    Adobe After Effects macOS版

    Adobe After Effects 是面向动态图形、影视特效与视频合成的专业创作软件。它提供关键帧动画、遮罩抠像、运动跟踪、三维空间、文字动画和表达式等工具,并可与 Premiere Pro、Photoshop、Illustrator

    Adobe Audition macOS版
    Adobe Audition macOS版

    Adobe Audition 是面向播客、影视后期、音乐制作及内容创作者的专业音频工作站,提供波形精修、多轨录制与混音、频谱编辑、降噪修复、响度匹配和效果处理工具,并可与 Adobe Premiere 协同完成视频声音制作。

    Adobe Bridge macOS版
    Adobe Bridge macOS版

    Adobe Bridge 是面向摄影师、设计师及内容团队的免费数字资产管理工具,可集中预览照片、视频和 Adobe 项目文件,并利用评级、标签、关键词、元数据、筛选与收藏集完成分类检索。它还支持批量重命名、格式导出、相机导入及 Camera

    Adobe Illustrator macOS版
    Adobe Illustrator macOS版

    Adobe Illustrator 是 Adobe 推出的专业矢量图形设计软件,适合在 Mac 上制作标志、图标、插画、包装、信息图及印刷版面。它以路径和锚点构建可无损缩放的图形,并提供钢笔、形状、文字、图像描摹、渐变、画板及生成式功能。

    Adobe InDesign macOS版
    Adobe InDesign macOS版

    Adobe InDesign 是面向印刷品与数字出版物的专业版面设计软件,可在 Mac 上制作书籍、杂志、宣传册、海报、报告及交互式文档。它提供精细的文字样式、网格、母版、长文档管理和印前输出能力。

    Adobe Lightroom Classic macOS版
    Adobe Lightroom Classic macOS版

    Adobe Lightroom Classic 是面向桌面摄影工作流的照片管理与后期处理软件,可将原始照片保存在本地硬盘,通过目录、关键词、评分和收藏夹高效整理图库,并提供 RAW 冲印、蒙版、镜头校正、批量同步及多格式导出等功能。

    Adobe Media Encoder macOS版
    Adobe Media Encoder macOS版

    Adobe Media Encoder 是 Adobe 推出的专业音视频编码与转码工具,可通过队列、预设和监视文件夹批量完成格式转换、代理文件创建及多平台成片输出,并与 Premiere Pro、After Effects 等软件紧密协作。

    Adobe Photoshop macOS版
    Adobe Photoshop macOS版

    Adobe Photoshop 是面向摄影师、设计师和内容创作者的专业图像处理软件,提供图层、蒙版、选区、修复、调色、文字排版、智能对象及生成式编辑等能力。Mac 版支持 Intel 与 Apple Silicon 处理器。

    Adobe Premiere Pro macOS版
    Adobe Premiere Pro macOS版

    Adobe Premiere Pro 是面向专业视频制作的非线性剪辑软件,提供多轨时间线、调色、音频处理、字幕、代理工作流和多格式输出能力,并可与 After Effects、Audition、Photoshop 及 Frame.io 协同

    WINDOWS 更多
    3dmax(3ds max)
    3dmax(3ds max)

    Autodesk 3ds Max 是一款专业的三维建模、动画与渲染软件,广泛应用于建筑可视化、游戏开发、影视动画、广告设计和产品展示等领域。

    photoshop
    photoshop

    Photoshop 2026 是 Adobe 推出的专业图像处理与视觉设计软件,支持 Windows、macOS 和 iPad 等平台,广泛应用于摄影修图、电商设计、平面海报、数字绘画及视觉合成等创作场景。

    Blender
    Blender

    Blender 是一款免费开源、跨平台的专业 3D 创作软件,集建模、动画、渲染、视频编辑与视觉合成等功能于一体,广泛应用于影视动画、游戏设计和建筑可视化等领域。软件支持 Cycles 物理渲染器与 Eevee 实时渲染引擎,并提供多边形建模、骨骼绑定、物理模拟等专业工具。Blender 兼容 Windows、macOS 和 Linux 系统,安装包轻巧、运行流畅,依托活跃的全球开发者社区持续更新,是从初学者到专业创作者都值得选择的正版 3D 创作工具。

    Windows 10
    Windows 10

    Windows 10 是一款微软推出的经典操作系统,拥有硬件兼容性与多任务处理能力。它更偏向把系统状态查看和常用调节动作放在一起,适合需要持续观察和微调设备状态的场景。

    极度公式
    极度公式

    极度公式是一款跨平台专业LaTeX公式识别编辑软件,支持OCR公式识别和多平台编辑。和使用说明,避免使用,享受完整功能与稳定支持。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

    密码键盘
    密码键盘

    密码键盘是一款兼具安全性与便捷性的高效密码管理器。日常使用里的持续防护和信息管理会更突出,适合把安全控制放进长期使用流程中的场景。

    思源笔记
    思源笔记

    思源笔记是一款本地笔记软件,提供所见即所得的编辑方式,为长文写作带来顺滑的体验。记录、整理和输出之间的过渡会更自然,适合长期写作、做笔记或持续沉淀个人内容。

    傲梅轻松备份
    傲梅轻松备份

    傲梅轻松备份是一款专业易用的数据备份软件,为重要数据提供安全保障。日常使用里的持续防护和信息管理会更突出,适合把安全控制放进长期使用流程中的场景。

    Office 365简体中文
    Office 365简体中文

    一款文字处理软件,一种订阅式的跨平台办公软件,基于云平台提供多种服务,通过将 Excel 和 Outlook 等应用与 OneDrive 和 Microsoft Teams 等强大的云服务相结合,Office 365 可让任何人使用任何设备随时随地创建和共享内容。

    Wise Folder Hider Pro
    Wise Folder Hider Pro

    Wise Folder Hider Pro 是一款专业级文件和文件夹隐藏加密软件,为私密数据添加多重保护。高频操作更强调就近处理,浏览、整理和跨目录移动文件时,来回切换和重复点击都会少很多。

    WALTR PRO
    WALTR PRO

    WALTR是一款电脑至iOS文件传输转换工具,操作简单,快速实现文件识别与传送。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

    CodeExpander
    CodeExpander

    CodeExpander 是一款快捷短语输入增强工具,通过键入缩写自动展开为自定义文段,提升工作效率。任务管理和过程控制会更完整,持续下载、批量同步或需要稳定传输流程的场景会更适合它。