Che cos'è la concorrenza in Java?
Nel mondo di oggi, tutto si sta sviluppando rapidamente. C'è sempre un margine di miglioramento in ogni cosa. Lo stesso vale per il nostro linguaggio di programmazione. Oggi con le nostre moderne tecnologie, ci aspettiamo che le cose vengano fatte con facilità e con rapidità. Per fare più cose contemporaneamente o per fare più cose contemporaneamente è nato il concetto di concorrenza. Quindi cos'è la concorrenza, a che serve, perché è davvero necessario e molti altri. Proveremo a toccare tali domande e risponderemo in questo articolo uno per uno. Quindi portiamo la nostra discussione in una sezione comune di base che è la definizione di concorrenza. In questo argomento, impareremo cosa è la concorrenza in Java.
Definizione di concorrenza?
Quindi qual è la concorrenza in realtà? Bene, per rispondere ci permetta di prendere uno scenario comune. Supponiamo che durante la lettura di questo articolo, stai provando a fare più cose contemporaneamente, sia che tu stia provando a scrivere anche una nota, sia che tu stia cercando di capirlo o di pensare ad alcune cose. Quindi, in parole semplici, stai cercando di fare più cose in parallelo. Questo è ciò che significa una concorrenza. La concorrenza sta semplicemente eseguendo più attività in parallelo tra loro. Discuteremo della concorrenza in questo articolo nell'ambito di Java come linguaggio di programmazione.
In realtà, in Java o in generale in qualsiasi linguaggio di programmazione, è il thread che è responsabile del trasporto di concorrenza. Il ruolo di base di questi thread è facilitare l'esecuzione parallela delle attività. Nel frattempo, cerchiamo di avere una definizione base di thread.
Quindi cos'è un thread?
Un thread è un processo leggero con un proprio stack di chiamate. Tuttavia, un thread ha il privilegio di accedere ai dati condivisi da altri thread in esecuzione nello stesso processo. All'interno di un'applicazione Java, possiamo usare molti thread per ottenere elaborazione parallela o concorrenza.
Passiamo ora al prossimo argomento, ovvero
Concorrenza nella definizione di Java?
Quindi, in Java o in qualsiasi altro linguaggio di programmazione come C #, ecc., Tutto il linguaggio di OOP ha un concetto di threading. In Java, abbiamo processi diversi che vengono eseguiti creando thread diversi per raggiungere la concorrenza
Quindi, dopo questa semplice definizione, parliamo del nostro nuovo argomento che è:
Cosa rende simultanea l'applicazione Java?
La prima classe, necessaria per rendere simultanea un'applicazione java, è la classe java.lang.Thread. La classe java.lang.Thread è responsabile di tutti i concetti di concorrenza nel linguaggio di programmazione Java. Dopodiché abbiamo l'interfaccia java.lang.Runnable per sottrarre il comportamento del thread alla classe thread.
Un'altra classe di cui avremo bisogno per creare un'applicazione avanzata verrà utilizzata dal pacchetto java.util.concurrent aggiunto in Java 1.5.
Ora, con quello, abbiamo raggiunto una nuova domanda che è:
Java Concurrency è davvero così semplice?
Sembra che implementare la concorrenza in Java sia abbastanza semplice. Tuttavia, non è davvero così. Vediamolo.
La nostra discussione di cui sopra generalmente dà l'impressione che la concorrenza sia davvero un concetto semplice, buono e abbastanza facile da implementare. Bene, se monitoriamo in un modo migliore e proviamo a capirlo, scopriamo che richiede una buona comprensione dei concetti di base e una comprensione approfondita di ciò che dobbiamo raggiungere.
Se confrontiamo applicazioni simultanee e una singola applicazione thread, generalmente scopriamo che un'applicazione concorrente è complessa in termini di progettazione e comprensione. Il codice eseguito da più thread richiede particolare attenzione e risorse per l'accesso ai dati condivisi. Gli errori di pop-up dovuti alla sincronizzazione errata dei thread sono difficili da eseguire il debug e correggere. Inoltre, nella maggior parte degli scenari questi bug non vengono identificati nella fase iniziale, infatti, viene rilevato in modalità prod che è ancora più difficile da riprodurre.
Oltre a bug e difetti comuni, i thread simultanei richiedono più risorse per eseguire l'applicazione
Problemi e miglioramento della concorrenza - Spiegazione con esempio
Quindi sostanzialmente ci sono due tipi di problemi che assegnano a causa della concorrenza. Questi problemi possono essere ampiamente classificati in due categorie
- Errori di interferenza del thread
- Errori di coerenza della memoria
Cerchiamo di capire ognuno per uno
Errori di interferenza del thread - Cerchiamo di capire con un semplice esempio.
Supponiamo di avere una funzione contatore, il cui ruolo di base è aumentare il contatore o il conteggio di un numero. Supponiamo ora di avere due thread, il thread A e il thread B. Supponiamo che il thread A legga il valore iniziale come 0. Ora, i seguenti passaggi vengono eseguiti in sequenza.
- Il thread A legge il valore iniziale come 0
- La discussione B legge il valore iniziale come 0
- Discussione Aumenta il valore di 1. Il nuovo valore è ora 1
- Anche la filettatura B in parallelo aumenta il valore a 1.
- Il thread A scrive il valore aggiornato che è 1 nella cella di memoria
- Il thread B ripete anche lo stesso passaggio, che è scritto nella cella di memoria con un valore aggiornato di 1
Quindi qui sorge il problema. Due thread A e B, eseguono il codice due volte e il valore previsto è 2 ma ciò che viene riflesso è 1. Questo è il problema principale che potrebbero causare più thread
Come potrebbe essere risolto?
Gli errori di interferenza del thread possono essere risolti sincronizzando l'accesso alle variabili condivise. Dobbiamo rimanere sincronizzati per i valori aggiornati tra i dati condivisi
Con questo esaminiamo il secondo tipo di errore
Errori di coerenza della memoria
Gli errori di incoerenza della memoria si verificano generalmente quando thread diversi tentano di leggere o hanno viste incoerenti sullo stesso pezzo di dati. Questo di solito accade quando il primo thread aggiorna alcuni dati condivisi e questo valore aggiornato non viene propagato a thread secondari o diversi e leggono i vecchi dati.
Vediamo perché questo accade?
Bene, ci potrebbero essere molte cause di questo. Di solito, il compilatore esegue generalmente molte ottimizzazioni all'applicazione per migliorare le prestazioni. Può anche aggiornare le sequenze di istruzioni al fine di ottimizzare le prestazioni. Anche in genere i processori tentano anche di ottimizzare i codici, ad esempio una CPU potrebbe leggere il valore corrente di una variabile da una memoria cache o da un registro temporaneo anziché dalla memoria principale
Conclusione - Che cos'è la concorrenza in Java?
La concorrenza è una caratteristica molto importante del linguaggio di qualsiasi OOP. Il threading ci offre la possibilità di eseguire più processi in parallelo tra loro. Ci aiuta a eseguire il nostro compito complesso più velocemente. Tuttavia, con i professionisti, anche la concorrenza ha pochi svantaggi. L'uso del threading comporta un utilizzo intenso delle risorse
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