Javaシーケンスジェネレータの例

投稿日: 2019-11-05 2019-11-05
タグ: atomic, Concurrency, Java, race condition, sequence, synchronized

スレッドセーフシーケンスジェネレータを作成する方法を示す例です。

1. SequenceGenerator

SequenceGenerator.java

package com.mkyong.concurrency.examples.sequence.generator;

public interface SequenceGenerator {
    long getNext();
}

1.1まず、値を直接読み込み、読み込み、追加、書き込んでください。以下のメソッドはスレッドセーフではないため、複数のスレッドが同時に同じ値を取得することがあります。

UnSafeSequenceGenerator.java

package com.mkyong.concurrency.examples.sequence.generator;

public class UnSafeSequenceGenerator implements SequenceGenerator {

    private long value = 1;

    @Override
    public long getNext() {
        return value++;
    }

}

1.2これを修正するには、 `getNext（）`を `synchronized`メソッドとしてください。

SyncSequenceGenerator.java

package com.mkyong.concurrency.examples.sequence.generator;

public class SyncSequenceGenerator implements SequenceGenerator {

    private long value = 1;

    @Override
    public synchronized long getNext() {
        return value++;
    }
}

1.3より良い解決策は
AtomicLong`のような
concurrent.atomic`クラスを使うことです。

AtomicSequenceGenerator.java

package com.mkyong.concurrency.examples.sequence.generator;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

public class AtomicSequenceGenerator implements SequenceGenerator {

    private AtomicLong value = new AtomicLong(1);

    @Override
    public long getNext() {
        return value.getAndIncrement();
    }
}

2.同時アクセス

同時アクセス環境をシミュレートして、上記のシーケンスジェネレータをテストします。

2.1。シーケンス10時間にアクセスするための「呼び出し可能」タスク。

PrintSequenceCallable.java

package com.mkyong.concurrency.examples.sequence;

import com.mkyong.concurrency.examples.sequence.generator.SequenceGenerator;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.Callable;

public class PrintSequenceCallable implements Callable<List<Long>> {

    private SequenceGenerator sequenceGenerator;

    public PrintSequenceCallable(SequenceGenerator sequenceGenerator) {
        this.sequenceGenerator = sequenceGenerator;
    }

    @Override
    public List<Long> call() throws Exception {

        List<Long> ids = new ArrayList<>();

        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            Thread.sleep(100);//take a nap
            ids.add(sequenceGenerator.getNext());
        }

        return ids;

    };

}

2.2シーケンスジェネレータをテストするために3つのスレッドを開始します。

Main.java

package com.mkyong.concurrency.examples.sequence;

import com.mkyong.concurrency.examples.sequence.generator.SequenceGenerator;
import com.mkyong.concurrency.examples.sequence.generator.UnSafeSequenceGenerator;

import java.util.List;
import java.util.concurrent.** ;

public class Main {

    public static void main(String[]args) {

        SequenceGenerator sequenceGenerator = new UnSafeSequenceGenerator();
       //SequenceGenerator sequenceGenerator = new SyncSequenceGenerator();
       //SequenceGenerator sequenceGenerator = new AtomicSequenceGenerator();

        ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();

        try {

           //simulate 3 threads concurrent access the sequence generator
            Callable<List<Long>> task1 = new PrintSequenceCallable(sequenceGenerator);
            Callable<List<Long>> task2 = new PrintSequenceCallable(sequenceGenerator);
            Callable<List<Long>> task3 = new PrintSequenceCallable(sequenceGenerator);

            Future f1 = executor.submit(task1);
            Future f2 = executor.submit(task2);
            Future f3 = executor.submit(task3);

            System.out.println(f1.get());
            System.out.println(f2.get());
            System.out.println(f3.get());

        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            executor.shutdown();
        }

    }

}

出力

2.2.1
UnSafeSequenceGenerator
– 別名競合状態で、複数のスレッドが同じ値を取得していますが、これは私たちが望むものではありません。

….[3, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 15, 16, 17][2, 4, 6, 7, 8, 9, 13, 15, 16, 17][1, 4, 6, 7, 8, 11, 14, 15, 16, 17]….

2.2.2
SyncSequenceGenerator
– スレッドセーフです。

….[3, 6, 8, 10, 14, 17, 21, 24, 27, 29][1, 4, 9, 12, 15, 18, 20, 22, 25, 30][2, 5, 7, 11, 13, 16, 19, 23, 26, 28]….

2.2.3
AtomicSequenceGenerator
– スレッドセーフです。

….[3, 6, 8, 12, 13, 18, 19, 22, 27, 29][2, 5, 7, 10, 14, 17, 20, 24, 26, 30][1, 4, 9, 11, 15, 16, 21, 23, 25, 28]….

synchronized`と
AtomicLong`は両方ともスレッドセーフシーケンスジェネレータを生成することができます。しかし、
synchronized`メソッドは高価で、パフォーマンスコストが増加します。推奨される方法は
AtomicLong`のような `concurrent.atomic`クラスを使用することです。原子クラスは同時に使用するように設計されています。