Synchronization

Способы синхронизация

1. wait/notify
2. synchronized
3. Thread.join
4. Lock
5. Semaphore

Synchronized

synchronized - это ключевое слово, которое позволяет заблокировать доступ к методу или части кода, если его уже использует другой поток. По принципу Mutex. Все остальные потоки которые попробуют получить монитор, станут wait(). После выхода из монитора вызывается - notify().

Применения

1. Для блока кода - если не нужно синхронизировать весь метод. Нужно передавать объект в качестве монитора. Обычно передается this, это делает синхронизацию по текущему объекту.

   private Object key = new Object();
   
   synchronized (key) {
       System.out.println("Hi I'm synchronized block!");
   }
                   

2. Для метода. В качестве объекта будет текущая ссылка на объект(this).

   synchronized void myMethod() {
       System.out.println("Hi I'm synchronized method!");
   }
                   

   Можно воспринимать так:

   void myMethod() {
       synchronized(this) {
         System.out.println("Hi I'm synchronized method!");
       }
   }
                   

   Для статического метода передается .class. По этому статическая блокировка и не статическая на одном классе не будут блокировать друг друга:

   static void myMethod() {
       synchronized(MyObject.class) {
         System.out.println("Hi I'm synchronized method!");
       }
   }
                   

Минус synchronized - другие потоки вынуждены ждать, пока нужный объект или метод освободится "bottle neck".

Volatile

volatile - ключевое слово для переменной. Указывает что переменная может быть изменена многими потоками.

1. Не блокирует другие потоки.
2. Не используется для инкремента.
3. Она всегда будет атомарно read/write(не про атомарность измений). Даже если это 64-битные double или long. Несколько потоков не должны менять(edit) значение.
4. Java-машина не будет помещать ее в кэш потоков(кеш процессора). Так что ситуация, когда 10 потоков работают со своими локальными копиями этой переменной - исключена.

Условия использования volatile:

• Все что будет записано в переменную не зависит от текущего значения переменной или только один поток может изменять.
• Переменная не участвует в некоторых постоянных связях между переменными являющимися состоянием объекта на протяжении его всего жизненного цикла.
• Если нам не нужно ограничивать некоторое действие над переменной от других потоков.

Пример

public class VolatileExample {
    private static volatile boolean flag = false;

    public static void main(String[] args) {
        // create and start a new thread
        new Thread(() -> {
            while (!flag) {
                // do some work
            }
            System.out.println("Thread finished");
        }).start();

        // set the flag to true after a delay
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        flag = true;
    }
}
        

Atomic

Часто используется как счетчик. Предотвращает Race conditions

Compare and Swap(CAS) - паттерн который используют Atomic классы. Оптимистическая блокировка.

• Берется значение.
• Инкриминируется значение.
• Перед комитом изменения, снова Берется значение.
• Сравнивается с полученным в начале.
• Если оно не было измененно комитится. Если оно было измененно операция повторяется.

Виды:

1. AtomicBoolean
2. AtomicInteger
3. AtomicLong
4. AtomicIntegerArray
5. AtomicLongArray
6. AtomicReference
7. AtomicReferenceArray
8. AtomicStampedReference

Методы:

1. increment()
2. incrementAndGet()
3. getCounter()