Как использовать ключевое слово synchronized

Источник: Medium Сегодня вы узнаете, в каких случаях и как правильно использовать ключевое слово synchronized в языке программирования Java. Кофе-брейк #171. Как использовать ключевое слово synchronized. Обработка файлов в Java - 1Модификаторы (Modifiers) — это определенные ключевые слова, присутствующие в Java, с помощью которых мы можем вносить изменения в характеристики переменной, метода или класса, и ограничивать их область действия. В языке Java имеется довольно большой набор модификаторов. Модификаторы в Java делятся на два типа — модификаторы доступа (Access Modifiers) и модификаторы без доступа (Non-Access modifiers).

Модификаторы без доступа

Модификаторы без доступа предоставляют JVM информацию о характеристиках класса, метода или переменной. В Java присутствует семь типов модификаторов отсутствия доступа:
  • final
  • static
  • abstract
  • synchronized
  • volatile
  • transient
  • native
В этой статье мы подробно рассмотрим ключевое слово synchronized. Для начала давайте определим, где и когда его использовать.

В каких случаях используется synchronized

В Java ключевое слово synchronized используется для обеспечения контроля доступа к методу или блоку кода. Когда поток пытается выполнить синхронизированный метод или блок кода, ему сначала необходимо получить блокировку. Получив блокировку, можно приступить к выполнению. При этом любой другой поток, пытающийся выполнить тот же синхронизированный метод или блок кода, будет заблокирован до тех пор, пока первый поток не снимет блокировку. Это гарантирует, что только один поток может выполнять код одновременно, что важно для сохранения целостности данных. Ключевое слово synchronized можно использовать как со статическими, так и с нестатическими методами, а также с блоками кода.
  • При использовании со статическими методами все потоки конкурируют за одну и ту же блокировку. Это может повлиять на производительность, поэтому лучше избегать синхронизации статических методов без крайней необходимости.

  • При использовании с нестатическими методами каждый экземпляр класса будет иметь свою собственную блокировку, поэтому несколько потоков могут одновременно выполнять синхронизированный код из разных экземпляров. Обычно это предпочтительный подход.

  • При использовании с блоками кода блокировка устанавливается на объект, который передается в оператор synchronized. Это позволяет нескольким потокам одновременно выполнять синхронизированные блоки кода из разных объектов.

Таким образом, ключевое слово synchronized является мощным инструментом для управления одновременным доступом к данным в приложениях Java. При правильном использовании это может помочь обеспечить целостность данных и повысить производительность.

Примеры использования

1. Синхронизированный блок


public class Counter {
  private int count = 0;
  
  public int getCount() {
    synchronized (this) {
      return count;
    }
  }
  
  public void increment() {
    synchronized (this) {
      count++;
    }
  }
}
Здесь есть два блока кода, которые обращаются к счетчику. Самым простым из них является метод get, который просто считывает значение. На первый взгляд метод increment содержит одну строку кода. Но помните, что операция increment должна считывать текущее значение, добавлять к нему единицу и записывать новое значение обратно в память. Иными словами, есть три подоперации, которые мы хотим выполнять без прерывания со стороны других потоков. Например, размещение с другой стороны или чтобы операция increment стала атомарной (atomic). Когда мы добавляем к двум блокам кода префикс ключевого слова synchronized, важно отметить, что мы также помечаем их как synchronized для определенного объекта — это показано в нашем примере. Это означает, что если у нас есть несколько объектов Counter, то разные потоки могут одновременно обновлять эти разные счетчики. Но два потока не могут одновременно запускать синхронизированные блоки в одном и том же экземпляре Counter.

2. Метод synchronized


public class SynchronizedCounter {
    private int c = 0;

    public synchronized void increment() {
        c++;
    }

    public synchronized void decrement() {
        c--;
    }

    public synchronized int value() {
        return c;
    }
}
Если count является экземпляром SynchronizedCounter, то синхронизация этих методов имеет два эффекта:
  • Во-первых, два вызова синхронизированных методов для одного и того же объекта не могут чередоваться. Когда один поток выполняет метод synchronized для объекта, то все другие потоки, которые вызывают методы synchronized для того же блока объекта, приостанавливают выполнение, пока первый поток не завершит работу с объектом.

  • Во-вторых, когда метод synchronized завершает работу, он автоматически устанавливает значение “произошло до” (happens-before) при любом последующем вызове метода synchronized для того же объекта. Это гарантирует, что изменения состояния объекта видны всем потокам.

Помните, что знание того, зачем, как и когда нужно использовать synchronized, а также другие модификаторы, приходит с опытом, а опыт приходит со временем.

Обработка файлов в Java

Источник: Usemynotes Содержание этой публикации посвящено обработке файлов в Java. Вы ознакомитесь с операциями обработки файлов, о методах класса File и разновидностями потоков. Кофе-брейк #171. Как использовать ключевое слово synchronized. Обработка файлов в Java - 2Работа с файлами является неотъемлемой частью любого языка программирования. Используя файлы, программа может хранить данные на запоминающем устройстве. Для выполнения различных действий с файлом, таких как чтение или запись, требуется обработка файла. Обработка файлов определяется как чтение из файла и запись в файл. Для создания файлового объекта и обработки различных форматов файлов мы можем использовать класс File из пакета java.io. Если мы хотим использовать класс File, нам нужно создать объект класса File и указать имя файла или путь. Используя этот класс, мы можем получить доступ к метаданным файлов, таким как имя файла, размер файла, разрешения, тип файла и так далее.

// importing all the classes of java.io
import java.io.*;
class FileHandle {
    public static void main(String[] arr) {
       // an object of File class is created.
       File f=new File("demo.txt");
}
}
Для импорта класса File вы также можете использовать import java.io.File вместо import java.io.*. Теперь давайте узнаем о потоках, поскольку Java использует потоки для выполнения операций ввода-вывода (I/O) над файлом.

Что такое поток в Java?

Поток (Stream) — это последовательность данных. Также его можно определить как последовательность байтов. Поток можно использовать для представления либо источника ввода, либо пункта назначения. Источником и местом назначения могут быть файлы на диске, массивы, текстовые файлы и так далее. Входной поток считывает или извлекает данные из источника, а выходной поток записывает данные в место назначения. Существует два типа потоков:

Байтовый поток

Байтовый поток (Byte Stream) используется для выполнения операций чтения и записи с байтовыми данными. Процесс обработки файла потока байтов определяется как выполнение ввода с использованием байтовых данных. Существует множество классов, связанных с потоками байтов, но наиболее часто используемые классы — это FileInputStream и FileOutputStream.

import java.io.*;
public class FileHandle{
   public static void main(String []arr) throws IOException{
   FileInputStream fin=new FileInputStream("source_file.txt");
   FileOutputStream fout=new FileOutputStream("destination_file.txt");
   int character;
   while((character=fin.read())!=-1)
   {
      System.out.print((char)character);
      // writing to destination file
      fout.write((char)character);
   }
   // closing source_file.txt
   fin.close();
   // closing destination_file.txt
   fout.close();
 }
}
В приведенном выше примере мы читаем данные из исходного файла и записываем данные в место назначения. -1 указывает на конец файла. Таким образом, чтение из исходного файла будет остановлено, когда появится -1.

Поток символов

Поток символов (Character Stream) используется для выполнения операций чтения и записи с символьными данными. Процесс обработки файла с потоком символов — это процесс выполнения входных данных с символами. Доступно множество классов символьных потоков, но наиболее часто используемые классы включают FileWriter и FileReader. А сейчас давайте обсудим некоторые методы класса File.

Методы класса File в Java

canRead()

Этот метод класса файлов проверяет, доступен ли файл для чтения, и возвращает логическое значение, то есть истинное (true) или ложное (false).

canWrite()

Это метод класса файлов, который проверяет, доступен ли файл для записи, и возвращает логическое значение, то есть истинное или ложное.

exists()

Это метод файлового класса, используемый для проверки наличия данного файла и возвращающий логическое значение.

createNewFile()

Когда мы хотим создать новый пустой файл, используйте этот метод класса файлов. Он возвращает логическое значение.

delete()

Это метод класса файла, используемый для удаления файла и возвращения логического значения.

getAbsolutePath()

Этот метод используется для возврата абсолютного пути к файлу. getName()Это метод, используемый для возврата строкового значения, которое является именем файла.

list()

Он возвращает массив строк, представляющих все файлы в каталоге.

length()

Этот метод класса файла возвращает размер файла в байтах.

mkdir()

Это метод файлового класса, который используется для создания нового каталога. Давайте посмотрим на различные файловые операции, доступные в Java, и на то, как их использовать.

Что такое файловые операции в Java?

При обработке файлов Java мы можем выполнять следующие операции с файлом:
  • Создание файла
  • Запись данных в файл
  • Чтение данных из файла
  • Удаление файла
  • Получение информации о файле
  • Создание файла
В Java мы можем создать файл, используя метод createNewFile() класса File. Этот метод возвращает true, если файл создан, в противном случае возвращается false, если файл уже существует.

import java.io.*;
public class FileHandle{
   public static void main(String []arr) throws IOException{
   // an object of file class
   File f=new File("demo.txt");
   // creating a new file
   Boolean result=f.createNewFile();
   if(result)
      System.out.print(f+" created successfully.");
   else
      System.out.format("%s","File cannot be created due to some error.");
 }
}

Запись данных в файл

Операция записи в файл означает сохранение данных в файле. Для выполнения операций записи в файл мы используем метод write() вместе с классом FileWriter. Чтобы закрыть поток и получить выделенные ресурсы, мы должны использовать метод close().

import java.io.*;
public class FileHandle{
   public static void main(String []arr) throws IOException{
     // creating a new file and writing data to a file
     FileWriter fw=new FileWriter("demo.txt");
     String s="Welcome, this is tutorial of Java File Handling.";
     fw.write(s);
     // closing a file
     fw.close();
   }
}

Чтение из файла

Операция чтения означает доступ или извлечение данных, хранящихся в файле. Чтобы выполнить операцию записи в файл, мы будем использовать класс Scanner вместе с методами hasNextLine() и nextLine() для извлечения данных из файла. Чтобы закрыть поток, мы должны использовать метод close().

import java.io.*;
import java.util.Scanner;
public class FileHandle{
   public static void main(String []arr) throws IOException{
     File f=new File("demo.txt");
     Scanner sc=new Scanner(f);
     while(sc.hasNextLine())
     {
       String str=sc.nextLine();
       System.out.println(str);
     }
     // closing a file
     sc.close();
   }
}

Удаление файла

При обработке файлов Java мы можем удалить файл, используя метод delete() класса File. Здесь нет необходимости закрывать файл с помощью функции close(), поскольку для удаления файла не используются классы FileWriter и Scanner.

import java.io.*;
public class FileHandle{
   public static void main(String []arr) throws IOException{
      File f=new File("demo.txt");
      Boolean result=f.delete();
      if(result)
         System.out.print(f+" deleted successfully.");
      else
         System.out.format("%s","File cannot be deleted due to some error.");
   }
}

Получение информации о файле

В Java существует несколько методов для получения информации о файле. Они уже упоминались ранее в методах класса файла.

import java.io.*;
public class FileHandle{
   public static void main(String []arr) throws IOException{
     File file=new File("demo.txt");
     file.createNewFile();
     String filename=file.getName();
     System.out.println("File Name is "+filename);
     System.out.println("Absolute path of "+filename+" : "+file.getAbsolutePath());
     System.out.print("length of "+filename+" : "+file.length());
     System.out.println("Is "+filename+" readable? "+file.canRead());
     System.out.println("Is "+filename+" writable? "+file.canWrite());
     System.out.println("Is "+filename+" exists? "+file.exists());
  }
}
Давайте рассмотрим работу одной Java-программы, которая определяет, является ли число четным или нечетным, используя поток массива байтов при обработке файлов Java. Для написания данной программы мы будем использовать класс ByteArrayInputStream из пакета java.io. Этот класс содержит буфер, который используется для чтения массива байтов в качестве входного потока. Ниже приведен код для проверки четных или нечетных чисел.

import java.io.*;
public class FileHandle{
   public static void main(String []arr) throws IOException{
     byte []buffer={10,40,81,23,32,100,57};
     ByteArrayInputStream by=new ByteArrayInputStream(buffer);
 
     int character=0;
     while((character=by.read())!=-1)
     {
        int number=character;
        if(number%2==0)
          System.out.println(number+" is an even number.");
        else
          System.out.println(number+" is an odd number.");
     }
   }
}
Надеюсь, представленная здесь информация была полезна для вас. Чтобы лучше понять работу с файлами в Java вы должны попытаться реализовать все методы файлов и операций самостоятельно.