Atomarität
Inkrementierung und Atomizität
In diesem Code definieren wir eine Counter-Klasse mit einer count-Variable und einer increment-Methode, die den Wert der count-Variable um 1 erhöht.
Main.java
1234567public class Counter { int count; // Declare a variable public void increment() { // In this method we increment count++; } }
Es scheint, als wäre das Inkrementieren eine einzelne Operation, tatsächlich besteht sie jedoch aus 3 Operationen:
Aber auf Maschinenebene handelt es sich hierbei um mehrere Operationen:
1. Lesen des Wertes von count;
2. Erhöhen des Wertes um 1;
3. Zurückschreiben des neuen Wertes in count.
Wenn mehrere Threads diese Operation gleichzeitig ohne Synchronisierung ausführen, kann das Ergebnis inkorrekt sein, da ein Thread mit der Erhöhung beginnen könnte, während ein anderer Thread das Ergebnis der Inkrementierung noch in den Speicher schreibt. Dieses Problem ist als Race Condition bekannt.
Wie lassen sich Atomizitätsverletzungen vermeiden?
Die folgenden Ansätze können Atomizitätsprobleme in der nebenläufigen Programmierung in Java adressieren:
Verwendung von Synchronisierung: Synchronisierung steuert den Zugriff auf gemeinsam genutzte Ressourcen durch das Schlüsselwort synchronized, das auf Methoden oder Codeblöcke angewendet werden kann.
Verwendung atomarer Klassen: Das Paket java.util.concurrent.atomic von Java bietet Klassen für atomare Operationen. Diese Klassen nutzen niedrigstufige Synchronisationsmechanismen wie CAS (Compare-And-Swap), um Atomizität ohne Sperren zu gewährleisten. (Diese Klassen werden wir später noch ausführlicher betrachten)
Verwendung von High-Level-Klassen und -Collections: Java stellt hochstufige synchronisierte Datenstrukturen wie ConcurrentHashMap und CopyOnWriteArrayList bereit, die sicheren Zugriff von mehreren Threads ermöglichen. (Diese Klassen werden wir später noch genauer betrachten)
1. Welche der folgenden Ansätze helfen, die Atomizität von Operationen in Java sicherzustellen?
2. Warum ist die Inkrement-Operation (Erhöhen eines Werts um 1) in der nebenläufigen Programmierung nicht atomar?
Danke für Ihr Feedback!
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Main.java
1234567public class Counter { int count; // Declare a variable public void increment() { // In this method we increment count++; } }
Es scheint, als wäre das Inkrementieren eine einzelne Operation, tatsächlich besteht sie jedoch aus 3 Operationen:
Aber auf Maschinenebene handelt es sich hierbei um mehrere Operationen:
1. Lesen des Wertes von count;
2. Erhöhen des Wertes um 1;
3. Zurückschreiben des neuen Wertes in count.
Wenn mehrere Threads diese Operation gleichzeitig ohne Synchronisierung ausführen, kann das Ergebnis inkorrekt sein, da ein Thread mit der Erhöhung beginnen könnte, während ein anderer Thread das Ergebnis der Inkrementierung noch in den Speicher schreibt. Dieses Problem ist als Race Condition bekannt.
Wie lassen sich Atomizitätsverletzungen vermeiden?
Die folgenden Ansätze können Atomizitätsprobleme in der nebenläufigen Programmierung in Java adressieren:
Verwendung von Synchronisierung: Synchronisierung steuert den Zugriff auf gemeinsam genutzte Ressourcen durch das Schlüsselwort synchronized, das auf Methoden oder Codeblöcke angewendet werden kann.
Verwendung atomarer Klassen: Das Paket java.util.concurrent.atomic von Java bietet Klassen für atomare Operationen. Diese Klassen nutzen niedrigstufige Synchronisationsmechanismen wie CAS (Compare-And-Swap), um Atomizität ohne Sperren zu gewährleisten. (Diese Klassen werden wir später noch ausführlicher betrachten)
Verwendung von High-Level-Klassen und -Collections: Java stellt hochstufige synchronisierte Datenstrukturen wie ConcurrentHashMap und CopyOnWriteArrayList bereit, die sicheren Zugriff von mehreren Threads ermöglichen. (Diese Klassen werden wir später noch genauer betrachten)
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2. Warum ist die Inkrement-Operation (Erhöhen eines Werts um 1) in der nebenläufigen Programmierung nicht atomar?
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