Java - Synchronisation

Bonjour à tous, futurs magiciens Java !aujourd'hui, nous allons plonger dans l'un des concepts les plus cruciaux de la programmation Java : la synchronisation. Ne vous inquiétez pas si vous êtes nouveau dans la programmation ; je vais vous guider étape par étape dans ce voyage, tout comme j'ai fait pour dizaines d'étudiants au fil des années. Alors, prenez votre boisson préférée, mettez-vous à l'aise, et partons ensemble dans cette aventure passionnante !

Qu'est-ce que la Synchronisation et Pourquoi en Avons-Nous Besoin ?

Imaginez-vous dans une cuisine bondée avec plusieurs chefs essayant de préparer un plat complexe. Si tous tentent d'atteindre les ingrédients sans aucune coordination, le chaos éclate ! C'est exactement ce qui peut se produire dans un programme Java lorsque plusieurs threads tentent d'accéder à des ressources partagées simultanément. C'est là que la synchronisation vient à la rescousse !

La synchronisation en Java est comme avoir un policier de la circulation dans cette cuisine bondée, veillant à ce qu'un seul chef (thread) puisse utiliser un ingrédient particulier (ressource) à la fois. Elle aide à maintenir l'ordre et à prévenir les conflits, assurant que notre programme s'exécute en douceur sans surprise inattendue.

Le Besoin de Synchronisation des Threads

Regardons un exemple concret pour comprendre pourquoi la synchronisation est si importante :

public class CompteBancaire {
private int solde = 1000;

public void retirer(int montant) {
if (solde >= montant) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " est sur le point de retirer...");
solde -= montant;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " a retiré " + montant);
} else {
System.out.println("Désolé, solde insuffisant pour " + Thread.currentThread().getName());
}
}

public int getSolde() {
return solde;
}
}

Dans cet exemple, nous avons une classe simple CompteBancaire avec une méthode retirer. Semble simple, non ? Mais que se passe-t-il lorsque deux personnes tentent de retirer de l'argent en même temps ? Vedons cela !

public class DemoBanqueNonSynchronisee {
public static void main(String[] args) {
CompteBancaire compte = new CompteBancaire();

Thread jean = new Thread(() -> {
compte.retirer(800);
}, "Jean");

Thread jane = new Thread(() -> {
compte.retirer(800);
}, "Jane");

jean.start();
jane.start();

try {
jean.join();
jane.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

System.out.println("Solde Final: " + compte.getSolde());
}
}

Lorsque vous exécutez ce programme, vous pourriez voir quelque chose comme cela :

Jean est sur le point de retirer...
Jane est sur le point de retirer...
Jean a retiré 800
Jane a retiré 800
Solde Final: -600

Attendez, quoi ? Comment avons-nous pu obtenir un solde négatif ? Cela, mes amis, c'est ce que nous appelons une condition de course. Jean et Jane ont vérifié le solde, ont vu qu'il y avait assez d'argent, et l'ont retiré. C'est précisément pourquoi nous avons besoin de synchronisation !

Mise en Œuvre de la Synchronisation en Java

Maintenant que nous avons vu le problème, regardons comment Java nous aide à le résoudre. Java propose plusieurs moyens d'implémenter la synchronisation, mais nous nous concentrerons sur les deux plus courants :

1. Méthodes Synchronisées
2. Blocs Synchronisés

Méthodes Synchronisées

Le moyen le plus simple d'ajouter une synchronisation est d'utiliser le mot-clé synchronized dans la déclaration de la méthode. Modifions notre classe CompteBancaire :

public class CompteBancaire {
private int solde = 1000;

public synchronized void retirer(int montant) {
if (solde >= montant) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " est sur le point de retirer...");
solde -= montant;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " a retiré " + montant);
} else {
System.out.println("Désolé, solde insuffisant pour " + Thread.currentThread().getName());
}
}

public int getSolde() {
return solde;
}
}

Maintenant, lorsque nous exécutons notre programme avec cette méthode synchronisée, nous obtenons un résultat beaucoup plus raisonnable :

Jean est sur le point de retirer...
Jean a retiré 800
Désolé, solde insuffisant pour Jane
Solde Final: 200

Beaucoup mieux ! Seul un thread peut exécuter la méthode retirer à la fois, empêchant notre problème précédent.

Blocs Synchronisés

Parfois, vous pourriez ne pas vouloir synchroniser une méthode entière. Dans de tels cas, vous pouvez utiliser des blocs synchronisés. Voici comment :

public class CompteBancaire {
private int solde = 1000;
private Object verrou = new Object(); // C'est notre objet de verrouillage

public void retirer(int montant) {
synchronized(verrou) {
if (solde >= montant) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " est sur le point de retirer...");
solde -= montant;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " a retiré " + montant);
} else {
System.out.println("Désolé, solde insuffisant pour " + Thread.currentThread().getName());
}
}
}

public int getSolde() {
return solde;
}
}

Cela atteint le même résultat que la méthode synchronisée, mais nous donne un contrôle plus fin sur les parties de notre code qui sont synchronisées.

L'Importance de la Synchronisation Appropriée

Maintenant, vous pourriez penser, "Super ! Je vais juste synchroniser tout !" Mais attendez ! Une synchronisation excessive peut entraîner des problèmes de performance. C'est comme mettre un feu tricolore à chaque intersection d'une petite ville – cela pourrait être sûr, mais cela ralentirait également tout à un crawl.

Le secret est de synchroniser uniquement ce qui doit être synchronisé. Dans notre exemple de compte bancaire, nous avons uniquement besoin de synchroniser la partie où nous vérifions et mettons à jour le solde.

Méthodes de Synchronisation Courantes

Java propose plusieurs méthodes utiles pour travailler avec la synchronisation. Voici un tableau de quelques-unes des plus courantes :

Méthode	Description
wait()	Fait attendre le thread actuel jusqu'à ce qu'un autre thread invoque notify() ou notifyAll()
notify()	Réveille un seul thread qui attend sur ce moniteur
notifyAll()	Réveille tous les threads qui attendent sur ce moniteur
join()	Attend que un thread meurt

Ces méthodes peuvent être extrêmement utiles lorsque vous avez besoins de scénarios de synchronisation plus complexes.

Conclusion

Et voilà, mesdames et messieurs ! Nous avons parcouru la terre de la synchronisation Java, de la compréhension de son utilité à sa mise en œuvre dans notre code. Rappelez-vous, la synchronisation est comme l'assaisonnement dans la cuisine – utilisez-en juste assez pour enrichir votre programme, mais pas si much que cela écrase tout le reste.

Au fur et à mesure de votre aventure Java, vous encounterez des scénarios de synchronisation plus complexes. Mais ne vous effrayez pas ! Avec cette base, vous êtes bien équipé pour affronter les défis de multithreading qui vous arrivent.

Continuez à coder, à apprendre, et surtout, amusez-vous ! Après tout, la programmation est autant un art qu'une science. À la prochaine fois, que vos threads soient synchronisés et que votre Java soit fort !

Credits: Image by storyset