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description=Das Java Memory Model – wann Schreibzugriffe zwischen Threads sichtbar sind und wie happens-before funktioniert.;

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hashmap linkedhashmap treemap hashtable properties iteratoren listiterator comparable comparator collections klasse collections sortieren collections durchsuchen unmodifiable collections functional programming funktionale programmierung lambda ausdrücke functional interfaces built in interfaces methodenreferenzen streams einführung streams erstellen intermediate ops terminaloperationen collectors parallele streams optional predicate function consumer supplier binaryoperator file and i o i o einführung file klasse dateien erstellen dateien lesen dateien schreiben dateien löschen byte streams character streams buffered streams data streams printwriter scanner printstream serialisierung deserialisierung nio überblick path klasse files klasse dateibaum durchlaufen date and time datum zeit intro localdate localtime localdatetime zoneddatetime instant duration period datumsformatierung datum parsing temporal adjusters legacy date calendar multithreading and concurrency multithreading intro thread klasse runnable thread lebenszyklus thread methoden thread priorität synchronisierung synchronized blöcke inter thread komm deadlock volatile atomare variablen locks reentrantlock readwritelock thread pools executor framework callable future completablefuture fork join concurrent collections virtual threads annotations annotationen einführung eingebaute annotationen meta annotationen benutzerdefinierte annotationen annotation processing reflection reflection einführung class objekte felder untersuchen methoden aufrufen konstruktoren aufrufen annotationen lesen dynamic proxies java platform module system module einführung moduldeklaration modultypen modul services module migration networking networking einführung url klasse urlconnection httpurlconnection httpclient sockets serversocket datagramsocket inetaddress jdbc and databases jdbc einführung jdbc treiber jdbc verbindung jdbc statement preparedstatement callablestatement resultset jdbc transaktionen batch verarbeitung jdbc metadata json and xml json einführung jackson gson xml einführung dom parser sax parser jaxb modern java features var schlüsselwort text blocks pattern matching switch modern records vertieft sealed types tief virtual threads vertieft structured concurrency foreign function api jvm and memory management jvm architektur memory model stack vs heap garbage collection gc algorithmen jit kompilierung class loading referenztypen regular expressions regex einführung pattern matcher regex syntax gruppen captures quantifizierer zeichenklassen regex flags testing testing einführung junit einführung junit annotationen junit assertions junit lebenszyklus parametrisierte tests mockito build tools maven einführung maven pom xml maven abhängigkeiten maven lebenszyklus gradle einführung gradle build skript best practices coding konventionen namenskonventionen clean code solid prinzipien design patterns einführung unveränderlichkeit performance tipps sicherheitspraktiken java how to zwei zahlen 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oder core lokalem cache verbleiben bevor er den hauptspeicher erreicht zudem darf der compiler unabhängige anweisungen umordnen ohne regeln könnte ein thread ein feld setzen während ein anderer thread die änderung nie sieht oder sie in falscher reihenfolge sieht das jmm definiert eine einzige garantie die all das bändigt die happens before beziehung wenn aktion a happens before aktion b gilt sind die effekte von a für b sichtbar alles andere volatile locks final thread starts und joins ist nur eine möglichkeit eine happens before kante zu erzeugen without synchronization this loop may never terminate the reader thread can cache running forever and miss the write static boolean running true plain field no guarantee void reader while running spin may hang void stopper running false may go unseen kopieren das volatile schlüsselwort ein feld als volatile zu deklarieren bewirkt zwei dinge jeder lesevorgang geht direkt in den hauptspeicher sichtbarkeit und ein volatile schreibzugriff gilt happens before jedem späteren volatile lesevorgang desselben feldes ordnung es macht zusammengesetzte aktionen wie count jedoch nicht atomar public class worker private volatile boolean running true visible across threads public void run while running always sees the latest value dowork public void stop running false guaranteed visible to run kopieren verwende volatile für ein einzelnes flag oder eine referenz die von vielen threads gelesen und von einem thread geschrieben wird greife darauf zurück wenn sichtbarkeit benötigt wird nicht gegenseitiger ausschluss weitere einzelheiten findest du unter java volatile happens before die kernregeln happens before ist der vertrag gegen den du tatsächlich programmierst diese kanten werden bewusst erzeugt regel happens before kante programmreihenfolge jede aktion in einem thread gilt happens before späterer aktionen im selben thread monitor lock das freigeben eines monitors gilt happens before einem späteren sperren desselben monitors volatile ein schreibzugriff auf ein volatile feld gilt happens before jedem späteren lesevorgang davon thread start thread start gilt happens before jeder aktion im gestarteten thread thread join alle aktionen eines threads gelten happens before einem anderen thread der von seinem join zurückkehrt final felder schreibzugriffe des konstruktors auf final felder gelten happens before der veröffentlichung des objekts synchronized creates a happens before edge through the same lock synchronized lock shared compute unlock here happens before another thread s synchronized lock use shared lock here kopieren atomizität vs sichtbarkeit dies sind zwei verschiedene probleme die unterschiedliche werkzeuge erfordern volatile behebt sichtbarkeit aber nicht atomizität synchronized und die klassen aus java util concurrent atomic beheben beides für den jeweiligen bereich problem symptom lösung sichtbarkeit ein thread sieht einen aktualisierten wert nie volatile synchronized final atomizität verlorene updates durch x unter konkurrenz synchronized atomicinteger locks umordnung operationen erscheinen in falscher reihenfolge happens before durch die oben genannten werkzeuge import java util concurrent atomic atomiclong public class counter private final atomiclong hits new atomiclong public void record hits incrementandget atomic visible public long total return hits get kopieren final felder und sichere veröffentlichung ein final feld das im konstruktor gesetzt wird ist eingefroren sobald der konstruktor zurückkehrt jeder thread der ein korrekt konstruiertes objekt sieht eines dessen referenz nicht aus dem konstruktor entwichen ist hat garantiert korrekte werte für seine final felder ohne volatile oder lock deshalb sind unveränderliche objekte von natur aus thread sicher public final class point private final int x y frozen at construction public point int x int y this x x this y y public int x return x public int y return y share a point across threads freely its final fields are safely published kopieren ein eigenständiges beispiel das ausführbare beispiel unten verwendet ausschließlich das jdk es übt vier memory model werkzeuge in einem programm volatile für thread übergreifende sichtbarkeit atomicinteger für verlustfreies zählen final felder für sichere veröffentlichung und synchronized für atomare akkumulation java editable runs on the server run import java util concurrent atomic atomicinteger public class memorymodeldemo shared state flag is volatile so a write to it happens before any later read of it by another thread static volatile boolean flag false static int data 0 plain field published via the volatile flag public static void main string args throws interruptedexception 1 volatile visibility happens before publication thread writer new thread data 42 plain write flag true volatile write releases everything before it thread reader new thread while flag volatile read acquires thread onspinwait because flag is volatile the write data 42 is guaranteed visible here system out println reader saw data data reader start writer start writer join reader join 2 atomic compound actions many threads no lost updates atomicinteger counter new atomicinteger 0 int threads 8 perthread 100_000 thread pool new thread threads for int i 0 i threads i pool i new thread for int j 0 j perthread j counter incrementandget pool i start for thread t pool t join system out println atomic counter counter get expected threads perthread 3 final fields safe publication without volatile synchronized config c new config prod 443 system out println final config c env c port 4 synchronized establishes happens before via the same monitor box box new box thread writers new thread 4 for int i 0 i writers length i final int add i 1 writers i new thread box add add 1000 writers i start for thread t writers t join system out println synchronized sum box get final fields are frozen at the end of the constructor and safely visible static final class config final string env final int port config string env int port this env env this port port static final class box private int total 0 synchronized void add int n total n synchronized int get return total was aus der ausführung hervorgehen sollte reader saw data 42 beweist dass der volatile schreibzugriff auf flag den einfachen schreibzugriff auf data veröffentlicht hat der reader sieht ihn garantiert aufgrund der happens before kante atomic counter 800000 expected 800000 zeigt dass atomicinteger incrementandget über 8 threads mit je 100 000 inkrementen keine updates verloren hat ein einfaches int würde eine kleinere nicht deterministische zahl ausgeben final config prod 443 demonstriert sichere veröffentlichung die final felder von config sind korrekt ohne volatile oder lock synchronized sum 10000 bestätigt dass die vier writer 1000 2000 3000 4000 ohne verlorene additionen durch denselben monitor akkumuliert haben jede ausgabezeile entspricht einem anderen happens before mechanismus dennoch lassen sie sich in einem programm kombinieren die jmm werkzeuge ergänzen sich sind aber nicht austauschbar das richtige werkzeug wählen eine kurze entscheidungshilfe wenn ein memory model mechanismus benötigt wird ein writer viele reader eines flags oder einer referenz verwende volatile zähler akkumulatoren oder compare and set auf einer einzelnen variable verwende die atomic klassen sie vermeiden lock overhead ein mehrstufiges update das alles oder nichts sein muss schütze es mit synchronized oder einem expliziten lock schreibgeschützten zustand teilen mache ihn unveränderlich mit final feldern siehe immutable classes kein volatile oder lock erforderlich verwandte kapitel java volatile das sichtbarkeits schlüsselwort im detail java synchronization gegenseitiger ausschluss und der monitor lock atomic variables lock freie atomare operationen final schlüsselwort und immutable classes sichere veröffentlichung durch konstruktion übungen übung welche garantie bietet das deklarieren eines feldes als 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