Bonnes pratiques Java et normes de codage : synchronisation et verrouillages
Java est un langage de programmation puissant et polyvalent qui prend en charge le développement d'applications multithread robustes. La gestion efficace de la synchronisation et des verrouillages est cruciale pour garantir l’intégrité des données et les performances du système. Ce guide couvre les bonnes pratiques et les normes de codage pour gérer la synchronisation et les verrous en Java.
Comprendre la compétition
Avant de plonger dans les pratiques de synchronisation, il est essentiel de comprendre le concept de simultanéité. En Java, la concurrence est la possibilité d'exécuter plusieurs threads ou processus simultanément. Chaque thread fonctionne dans son propre contexte, mais peut partager des ressources avec d'autres threads, ce qui peut entraîner des conditions de concurrence critique et des erreurs de synchronisation s'il n'est pas correctement géré.
Synchronisation des méthodes et des blocs
La synchronisation en Java est généralement réalisée à l'aide du mot-clé synchronized, qui peut être appliqué à des méthodes ou à des blocs de code. La synchronisation des méthodes est le moyen le plus simple, mais elle peut aussi être la moins flexible et la plus susceptible de provoquer des goulots d'étranglement en termes de performances.
public synchronisé vide méthode synchronisée() {
// Code qui manipule les ressources partagées
}
Pour une plus grande granularité, vous pouvez synchroniser des blocs spécifiques au sein des méthodes :
public void metodoComBlocoSincronizado() {
// Code non synchronisé
synchronisé (ce) {
// Code synchronisé
}
}
Choisir l'objet de verrouillage
En Java, n'importe quel objet peut être utilisé comme verrou. Cependant, utiliser this ou la classe actuelle comme verrou peut être dangereux si la classe est exposée publiquement, car d'autres objets pourraient se synchroniser en utilisant le même verrou, entraînant des blocages ou d'autres problèmes de synchronisation. Une meilleure pratique consiste à utiliser un objet privé comme verrou :
verrou d'objet final privé = new Object();
public void methodWithPrivateSynchronizedBlock() {
synchronisé (verrouillage) {
// Code synchronisé
}
}
Réduire la portée de la synchronisation
L'un des principes fondamentaux d'une synchronisation efficace est de minimiser la portée de la synchronisation. Autrement dit, synchronisez uniquement le code qui nécessite absolument un accès exclusif aux ressources partagées. Cela permet de réduire les conflits de verrouillage et d'améliorer les performances des applications.
Modèles de conception pour la synchronisation
Il existe plusieurs modèles de conception qui peuvent vous aider à mieux structurer votre code pour une synchronisation efficace. Un exemple est le modèle Single Writer Principe, dans lequel un seul thread est responsable de l'écriture sur une ressource partagée, tandis que plusieurs threads peuvent la lire. Un autre exemple est le Modèle d'objet immuable, dans lequel les objets ne peuvent pas être modifiés après leur création, éliminant ainsi le besoin de synchronisation pour ces objets.
Utiliser les verrous de java.util.concurrent
En plus de l'utilisation du mot clé synchronized, Java fournit une API riche pour le contrôle de concurrence dans le package java.util.concurrent. Des classes comme ReentrantLock, ReadWriteLock et StampedLock offrent plus de flexibilité et de contrôle que la synchronisation traditionnelle.
ReentrantLock final privé reentrantLock = new ReentrantLock();
public void methodComReentrantLock() {
rentrantLock.lock();
essayer {
// Code synchronisé
} enfin {
rentrantLock.unlock();
}
}
L'utilisation de ces verrous permet d'utiliser des techniques avancées telles que les tentatives de verrouillage chronométrées, les verrous équitables (où les threads sont servis dans l'ordre dans lequel ils entrent) et la possibilité d'interrompre un thread qui attend un verrou.
Éviter les blocages
Les blocages se produisent lorsque deux threads ou plus attendent indéfiniment l'un l'autre pour libérer un verrou. Pour éviter les blocages, suivez ces pratiques :
- Toujours acquérir les verrous dans le même ordre.
- Réduisez le nombre de verrous qu'un thread doit détenir en même temps.
- Pensez à utiliser un délai d'attente lorsque vous essayez d'obtenir un verrou.
- Utilisez des outils d'analyse de code et de profilage pour détecter les blocages potentiels.
Documentation de la synchronisation
Documenter le comportement de synchronisation de votre code est essentiel. Cela inclut des commentaires dans le code qui expliquent pourquoi la synchronisation est nécessaire, quelles ressources sont protégées et quelles stratégies de blocage sont appliquées. Cela permet de garder le code lisible et facilite sa maintenance pour les autres développeurs.
Conclusion
En résumé, la synchronisation et les verrous sont des outils puissants en Javaa pour gérer les accès simultanés aux ressources partagées. L’utilisation efficace de ces outils nécessite une solide compréhension des concepts de concurrence, une approche prudente du choix des stratégies de synchronisation et l’application de normes de codage et de conception appropriées. En suivant les bonnes pratiques, les développeurs peuvent écrire des applications Java plus sécurisées, efficaces et évolutives.
