O que é simultaneidade em Java?
No mundo de hoje, tudo está se desenvolvendo rapidamente. Há sempre um escopo de melhoria em cada um e em tudo. O mesmo acontece com a nossa linguagem de programação. Hoje, com nossas tecnologias modernas, esperamos que as coisas sejam feitas com facilidade e rapidez. Para fazer várias coisas ao mesmo tempo ou para fazer várias coisas simultaneamente, surgiu o conceito de simultaneidade. Então, o que realmente é simultaneidade, qual é o seu uso, por que isso é realmente necessário e muito mais? Vamos tentar abordar essas questões e respondê-las neste artigo, uma a uma. Então, vamos levar nossa discussão a uma seção comum muito básica, que é a definição de simultaneidade. Neste tópico, vamos aprender sobre o que é simultaneidade em Java.
Definição de simultaneidade?
Então, o que é simultaneidade? Bem, para responder a isso, vamos usar um cenário comum. Suponha que, ao ler este artigo, você esteja tentando fazer várias coisas simultaneamente, ou esteja tentando fazer uma anotação também, talvez esteja tentando entendê-lo ou pensando em algumas coisas. Então, em palavras simples, você está tentando fazer várias coisas em paralelo. É isso que uma simultaneidade significa. A simultaneidade é simplesmente executar várias tarefas em paralelo. Discutiremos a simultaneidade neste artigo no escopo do Java como uma linguagem de programação.
Na verdade, em Java ou em geral em qualquer linguagem de programação, é o encadeamento responsável por transportar simultaneidade. O papel básico desses encadeamentos é facilitar a execução paralela de tarefas. Enquanto isso, vamos ter uma definição básica de thread.
Então, o que é um Thread?
Um encadeamento é um processo leve com sua própria pilha de chamadas. No entanto, um thread tem o privilégio de acessar dados compartilhados de outros threads em execução no mesmo processo. Dentro de um aplicativo Java, podemos usar muitos encadeamentos para obter processamento paralelo ou simultaneidade.
Agora vamos para o próximo tópico, que é,
Simultaneidade na definição de Java?
Portanto, em Java ou em qualquer outra linguagem de programação como C #, etc., toda a linguagem do OOP tem um conceito de encadeamento. Em Java, temos processos diferentes que são executados criando threads diferentes para obter simultaneidade
Então, após essa definição simples, vamos discutir nosso novo tópico, que é:
O que torna o aplicativo java simultâneo?
A primeira classe, necessária para tornar um aplicativo java simultâneo, é a classe java.lang.Thread. A classe java.lang.Thread é responsável por todos os conceitos de simultaneidade na linguagem de programação Java. Depois disso, temos a interface java.lang.Runnable para abstrair o comportamento do thread fora da classe de threads.
Outra classe que precisaremos construir um aplicativo avançado será usada no pacote java.util.concurrent adicionado no Java 1.5.
Agora, com isso, chegamos a uma nova pergunta que é:
O Java Concurrency é realmente tão simples?
Parece que implementar a simultaneidade em Java é bastante simples. No entanto, não é realmente assim. Vamos cuidar disso.
Nossa discussão acima geralmente dá a impressão de que a simultaneidade é realmente um conceito simples, bom e bastante fácil de implementar. Bem, se monitorarmos de uma maneira mais melhor e tentarmos entendê-lo, descobrimos que isso requer uma boa quantidade de compreensão dos conceitos básicos, bem como uma compreensão completa do que precisamos alcançar.
Se compararmos aplicativos simultâneos e um único aplicativo encadeado, geralmente descobrimos que um aplicativo simultâneo é complexo em termos de design e entendimento. O código executado por vários threads requer atenção e recursos especiais para acessar dados compartilhados. Erros de pop devido à sincronização incorreta do encadeamento são difíceis de depurar e corrigir. Além disso, na maioria dos cenários, esses bugs não são identificados na fase inicial; na verdade, ele é detectado no modo prod, que é ainda mais difícil de reproduzir.
Além de bugs e defeitos comuns, os threads simultâneos exigem mais recursos para executar o aplicativo
Problemas e aprimoramento da simultaneidade - explicação com exemplo
Portanto, basicamente existem dois tipos de problemas atribuídos devido à simultaneidade. Esses problemas podem ser amplamente classificados em duas categorias
- Erros de interferência de encadeamento
- Erros de consistência de memória
Vamos entender cada um por um
Erros de interferência de threads - Vamos entender com um exemplo simples.
Suponha que tenhamos uma função de contador, cuja função básica é aumentar o contador ou a contagem de um número. Agora, suponha que tenhamos dois segmentos, o segmento A e o segmento B. Suponha que o segmento A leia o valor inicial como 0. Agora, as etapas a seguir são executadas seqüencialmente.
- O segmento A lê o valor inicial como 0
- O segmento B lê o valor inicial como 0
- Thread A aumenta o valor em 1. O novo valor agora é 1
- O segmento B também aumenta em paralelo o valor para 1.
- O segmento A grava um valor atualizado que é 1 na célula de memória
- O segmento B também repete a mesma etapa, que é gravada no valor atualizado de 1 da célula de memória
Então, aqui surge o problema. Dois threads A e B, execute o código duas vezes e o valor esperado é 2, mas o que é refletido é 1. Esse é o principal problema que vários threads podem causar
Como isso poderia ser resolvido?
Erros de interferência de encadeamento podem ser resolvidos sincronizando o acesso a variáveis compartilhadas. Precisamos manter a sincronização dos valores atualizados entre os dados compartilhados
Com isso, vamos olhar para o segundo tipo de erro
Erros de consistência de memória
Erros de inconsistência de memória geralmente ocorrem quando threads diferentes tentam ler ou têm exibições inconsistentes no mesmo pedaço de dados. Isso geralmente acontece quando o primeiro thread atualiza alguns dados compartilhados, e esse valor atualizado não é propagado para segundos ou diferentes threads, e eles lêem dados antigos.
Vamos ver por que isso acontece?
Bem, pode haver muitas causas para isso. Geralmente, o compilador geralmente faz várias otimizações no aplicativo para melhorar o desempenho. Também pode atualizar as seqüências de instruções para otimizar o desempenho. Mesmo os processadores geralmente também tentam otimizar códigos, por exemplo, uma CPU pode ler o valor atual de uma variável em uma memória cache ou registro temporário em vez da memória principal
Conclusão - O que é simultaneidade em Java?
A simultaneidade é um recurso muito importante do idioma de qualquer OOP. A segmentação nos dá o recurso de executar vários processos em paralelo. Isso nos ajuda a executar nossa tarefa complexa mais rapidamente. No entanto, para os profissionais, a concorrência também tem alguns contras. O uso de encadeamento causa o uso pesado de recursos
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