RSA 优化的原理详解，synchronized的使用

最新推荐文章于 2024-07-16 16:45:25 发布

原创最新推荐文章于 2024-07-16 16:45:25 发布 · 610 阅读

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#synchronized #volatile #rsa解密优化

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本文深入探讨了synchronized关键字和volatile变量在Java中的使用，包括它们如何防止多线程环境下的指令重排序，确保线程安全。同时，详细解析了单例模式的懒汉式和饿汉式实现，以及在并发场景下如何正确使用锁来保证单例的唯一性和全局访问点。

一、原来代码

示例代码:

   private static org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider bouncyCastleProvider = null;
   public static  org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider getBouncyCastleProviderInstance() {
       if (bouncyCastleProvider == null) {
           bouncyCastleProvider = new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider();
       }
       return bouncyCastleProvider;
   }

二、优化后代码

示例代码:

  private static  volatile org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider bouncyCastleProvider ;
  public static  org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider getBouncyCastleProviderInstance() {
      if (bouncyCastleProvider == null) {
          synchronized(org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider.class){
              if(bouncyCastleProvider == null){
                  bouncyCastleProvider = new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider();
              }
          }
      }
      return bouncyCastleProvider;
  }

三、实现原理

添加synchronized关键字。添加到同步代码块中，而不是如下：

public static synchronized org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider getBouncyCastleProviderInstance() {
    if (bouncyCastleProvider == null) {
        bouncyCastleProvider = new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider();
    }
    return bouncyCastleProvider;
 }

目的：即：保证在同一时刻最多只有一个线程执行该段代码，达到保证并发安全的效果。

四、 synchronized

定义
- synchronized锁是重量级锁，重量级体现在活跃性差一点。synchronized锁是内置锁，意味着JVM能基于synchronized锁做一些优化：比如增加锁的粒度(锁粗化)、锁消除。
- synchronized锁释放是自动的，当线程执行退出synchronized锁保护的同步代码块时，会自动释放synchronized锁。
- 线程在竞争synchronized锁时是非公平的。
synchronized Java中的关键字，是一种同步锁。它修饰的对象有以下几种：
1. 修饰一个代码块，被修饰的代码块称为同步语句块，其作用的范围是大括号{}括起来的代码，作用的对象是调用这个代码块的对象；
2. 修饰一个方法，被修饰的方法称为同步方法，其作用的范围是整个方法，作用的对象是调用这个方法的对象；
3. 修饰一个静态的方法，其作用的范围是整个静态方法，作用的对象是这个类的所有对象；
4. 修饰一个类，其作用的范围是synchronized后面括号括起来的部分，作用主的对象是这个类的所有对象。

使用

1、普通同步方法，锁的是当前实例的对象
- 同步方法锁住的是调用方法的对象；新创建的对象调用方法，和之前的方法不同步。

     class mYread implements Runnable {
        private static int count;
        public mYread() {
           count = 0;
        }
        public synchronized  void method() {
           for (int i = 0; i < 5; i ++) {
              try {
                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
                 Thread.sleep(100);
              } catch (InterruptedException e) {
                 e.printStackTrace();
              }
           }
        }
        public synchronized void run() {
           method();
        }
     }
     //执行调用
      mYread read1 = new mYread();
      mYread read2 = new mYread();
      Thread thread1 = new Thread(read1, "mYread1");
      Thread thread2 = new Thread(read2, "mYread2");
      thread1.start();
      thread2.start();
      
      read1 和 read2 是两个对象，thread1和thread2执行不会保持线程同步。
   ```
-  2、 静态同步方法，锁的是静态方法所在的类对象
  
  - 静态同步方法锁的是类的对象，新创建的对象也是被锁的对象。

 class mYread implements Runnable {
    private static int count;
    public mYread() {
       count = 0;
    }
    public synchronized static void method() {
       for (int i = 0; i < 5; i ++) {
          try {
             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
             Thread.sleep(100);
          } catch (InterruptedException e) {
             e.printStackTrace();
          }
       }
    }
    public synchronized void run() {
       method();
    }
 }
 //执行调用
  mYread read1 = new mYread();
  mYread read2 = new mYread();
  Thread thread1 = new Thread(read1, "mYread1");
  Thread thread2 = new Thread(read2, "mYread2");
  thread1.start();
  thread2.start();
  
  read1 和 read2 是两个对象，但在thread1和thread2并发执行时却保持了线程同步。
 ```

3、同步代码块，锁的是括号里的对象。（此处的可以是实例对象，也可以是类的class对象。）

指定给某个对象加锁

如果有一个明确的对象:

  public abstract class RSACoderUtils extends CoderUtils {
     if (bouncyCastleProvider == null) { 
         synchronized(org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider.class){
             if(bouncyCastleProvider == null){
                 bouncyCastleProvider = new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider();
             }
         }
     }
  }

如果没有一个明确的对象:

   public abstract class RSACoderUtils extends CoderUtils {
      if (bouncyCastleProvider == null) { 
          private byte[] lock = new byte[0];  // 特殊的instance变量         
          synchronized(lock){
                 if(bouncyCastleProvider == null){
                     bouncyCastleProvider = new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider();
                 }
           }
      }
   }

-. 比较两种创建对象的消耗：

     Object lock = new Object()；
     private byte[] lock = new byte[0]；

通过查看编译后的字节码：生成零长度的byte[]的lock需要3行操作码，Object 的lock 则需要7行操作码,故零长度的byte数组对象创建性能更好。

给某个类加锁

     public abstract class RSACoderUtils extends CoderUtils {
        public void test(){
            synchronized(RSACoderUtils.class){
                if(bouncyCastleProvider == null){
                    bouncyCastleProvider = new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider();
                }
            }
        }
     }

五、volatile

禁止指令重排序优化
保证此变量对所有线程的可见性，这里的“可见性”是指当一条线程修改了这个变量的值，新值对于其他线程来说是可以立即得知的。

六、单例模式

保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。
懒汉模式：

	public class Monitor {
		   private static Monitor monitor = null;
		   private static volatile Monitor monitor = null;   //
		       private Monitor() {}
			public static Monitor getMonitor() {
				   if (monitor == null) {
					       synchronized (Monitor.class) {
					           if (monitor == null) {
					               monitor = new Monitor();
					           } 
					       }
				   }
				   return monitor;
			}
}

饿汉模式：

 public class Monitor {
        private static Monitor monitor = new Monitor ();
        private  Monitor () {}
        public static Monitor getMonitor() {
            return monitor;
        }
 }

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