Tổng quan dễ hiểu về Synchronized trong Java
Đồng bộ hóa (Synchronization) là một khái niệm quan trọng trong lập trình đa luồng trong Java. Khi các luồng (threads) cùng truy cập và thao tác trên dữ liệu chung, việc đồng bộ hóa trở nên cần thiết để đảm bảo tính toàn vẹn và tính chính xác của dữ liệu. Synchronized trong Java được sử dụng để đạt được sự đồng bộ hóa này. Trong bài viết này, cùng Techie tìm hiểu chi tiết về định nghĩa và cách thức hoạt động của Synchronized trong Java.
Synchronized trong Java là gì?
Synchronized trong Java là một cơ chế được sử dụng để kiểm soát quyền truy cập vào các tài nguyên được chia sẻ trong môi trường đa luồng. Mục tiêu của Synchronized trong Java là để đảm bảo rằng tại một thời điểm chỉ có một luồng có thể truy cập tài nguyên được chia sẻ, nhằm ngăn ngừa hỏng dữ liệu và kết quả không nhất quán do nhiều luồng truy cập và sửa đổi cùng một dữ liệu cùng một lúc.
Synchronized trong Java là một khái niệm quan trọng trong lập trình đa luồng vì nó đảm bảo rằng dữ liệu được chia sẻ vẫn nhất quán và ở trạng thái hợp lệ, ngay cả khi có nhiều luồng truy cập và sửa đổi đồng thời.
Tại sao cần Synchronized trong Java?
Trong lập trình Java, Synchronized giúp đảm bảo tính tính toàn vẹn và tránh các lỗi do điều kiện chạy đua gây ra.
Khi nhiều luồng truy cập cùng một dữ liệu hoặc tài nguyên không đồng bộ, có thể dẫn đến điều kiện chạy đua. Điều này xảy ra khi kết quả của chương trình phụ thuộc vào thứ tự thực thi các luồng, dẫn đến kết quả không mong muốn và lỗi trong chương trình.
Synchronized giúp đảm bảo rằng chỉ có một luồng truy cập vào dữ liệu hoặc tài nguyên tại một thời điểm. Điều này giúp bảo vệ dữ liệu khỏi bị thay đổi bởi nhiều luồng đồng thời, đảm bảo tính nhất quán và chính xác của dữ liệu.
Cách hoạt động của Synchronized trong Java
Khi một luồng truy cập vào một phương thức hoặc khối mã được đánh dấu “synchronized”, nó sẽ lấy khóa (lock) trên đối tượng chứa phương thức hoặc khối mã đó. Điều này đảm bảo rằng chỉ có một luồng có thể truy cập và thực hiện các tác vụ liên quan đến phần mã đó tại một thời điểm. Các luồng khác phải chờ đợi cho đến khi luồng đang sở hữu khóa hoàn thành công việc và giải phóng khóa.
Việc sử dụng khóa trong lập trình đồng thời có thể được ví như việc sử dụng chìa khóa để mở một cánh cửa. Chỉ có một chìa khóa và chỉ một người có thể sử dụng nó vào một thời điểm. Khi một người đang sử dụng chìa khóa, những người khác phải chờ đợi cho đến khi người đầu tiên trả lại chìa khóa.
Ngoài ra, Java cũng hỗ trợ “synchronized block”, cho phép đồng bộ hóa chỉ một phần của một phương thức hoặc khối mã. Điều này giúp tăng hiệu suất của chương trình, vì chỉ có phần mã cần được đồng bộ hóa mới được khóa.
Các loại Synchronized trong Java
Có hai loại Synchronized trong Java:
- Synchronized method: Toàn bộ phương thức được đánh dấu là đã đồng bộ hóa và chỉ có thể được truy cập bởi một luồng tại một thời điểm. Điều này đạt được bằng cách lấy một khóa trên đối tượng được liên kết với phương thức.
- Synchronized block: Chỉ một phần của phương thức được đánh dấu là đã đồng bộ hóa. Điều này đạt được bằng cách gói phần mã yêu cầu đồng bộ hóa trong một khối được đồng bộ hóa và thu được khóa trên một đối tượng được chỉ định.
Cả Synchronized method và Synchronized block đều có thể được sử dụng để kiểm soát quyền truy cập vào tài nguyên được chia sẻ trong môi trường đa luồng nhưng Synchronized block cung cấp khả năng kiểm soát chi tiết hơn đối với việc đồng bộ hóa chương trình. Synchronized block cho phép nhiều luồng truy cập đồng thời các phần khác nhau của tài nguyên được chia sẻ, điều này có thể cải thiện hiệu suất trong một số trường hợp nhất định.
Có cần từ khóa được Synchronized trong Java?
Từ khóa được Synchronized trong Java được sử dụng để kiểm soát quyền truy cập vào tài nguyên được chia sẻ trong môi trường đa luồng. Nhu cầu đồng bộ hóa nảy sinh vì nhiều luồng có thể truy cập và sửa đổi dữ liệu được chia sẻ đồng thời, dẫn đến sự không nhất quán và hỏng dữ liệu.
Từ khóa được Synchronized trong Java được sử dụng để cung cấp loại trừ lẫn nhau, đảm bảo rằng mỗi lần chỉ có một luồng có thể truy cập tài nguyên được chia sẻ. Điều này đảm bảo rằng dữ liệu được chia sẻ vẫn nhất quán và ở trạng thái hợp lệ, ngay cả trong môi trường đa luồng.
Ưu điểm của Synchronized trong Java
Một số ưu điểm của việc sử dụng Synchronized trong Java bao gồm:
- An toàn luồng: Giúp đạt được an toàn luồng bằng cách đảm bảo rằng mỗi lần chỉ có một luồng có thể truy cập tài nguyên được chia sẻ.
- Tính nhất quán: Đảm bảo rằng dữ liệu được chia sẻ nhất quán và duy trì ở trạng thái hợp lệ trong suốt chương trình.
- Ngăn chặn bế tắc: Bằng cách sử dụng đồng bộ hóa, bế tắc có thể được ngăn chặn trong môi trường đa luồng.
- Cải thiện hiệu suất: Cải thiện hiệu suất trong một số trường hợp nhất định vì nó làm giảm số lượng luồng đang chờ truy cập vào một mục được chia sẻ.
Nhược điểm của việc đồng bộ hóa trong Java
- Chi phí hiệu suất: Làm tăng chi phí của chương trình vì nó yêu cầu các luồng phải chờ truy cập vào tài nguyên được chia sẻ, dẫn đến giảm hiệu suất tổng thể.
- Deadlocks: Mặc dù việc đồng bộ hóa có thể ngăn chặn deadlocks nhưng nó cũng có thể dẫn đến deadlocks nếu không được sử dụng đúng cách.
- Starvation: Đồng bộ hóa có thể dẫn đến starvation, trong đó một luồng đang chờ truy cập vào tài nguyên được chia sẻ sẽ bị chặn vô thời hạn.
- Giảm tính đồng thời: Làm giảm tính đồng thời vì nó giới hạn số lượng luồng có thể truy cập đồng thời vào tài nguyên được chia sẻ. Điều này có thể dẫn đến giảm hiệu quả chung của chương trình.
Kết luận
Synchronized trong Java là một công cụ quan trọng trong lập trình Java để đồng bộ hóa việc truy cập vào dữ liệu và tài nguyên được chia sẻ giữa nhiều luồng. Việc sử dụng synchronized giúp đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu, tránh các lỗi do điều kiện chạy đua gây ra và kiểm soát truy cập vào tài nguyên. Tuy nhiên, cần sử dụng synchronized một cách hợp lý để tránh ảnh hưởng đến hiệu suất của chương trình.
>> Xem thêm: Java Core là gì? Sự khác biệt giữa Java và Java Core