📘 آشنایی با Semaphore، Exchanger و Phaser در همزمانی (Concurrency)

در برنامه‌نویسی همزمانی در جاوا، گاهی تنها هماهنگ‌سازی ساده میان Threadها کافی نیست و نیاز داریم رفتارهای پیچیده‌تری مانند کنترل ظرفیت، تبادل داده بین Threadها یا هماهنگی مرحله‌ای ایجاد کنیم. سه ابزار Semaphore، Exchanger و Phaser برای این اهداف طراحی شده‌اند و بخش مهمی از کتابخانهٔ java.util.concurrent را تشکیل می‌دهند. این ابزارها کنترل پیشرفته‌تری بر رفتار Threadها ارائه می‌دهند.


✳️ ۱. Semaphore — کنترل دسترسی به منابع محدود

در بسیاری از برنامه‌ها، تعداد منابع محدود است؛ مانند کانکشن‌های پایگاه داده، تعداد خاصی از فایل‌ها، یا دسترسی همزمان به یک دستگاه سخت‌افزاری. Semaphore این امکان را فراهم می‌کند که فقط تعداد مشخصی از Threadها اجازهٔ ورود داشته باشند.

هنگامی که یک Thread از Semaphore اجازه می‌گیرد (acquire)، یکی از مجوزها مصرف می‌شود. زمان بازگرداندن مجوز (release)، ظرفیت دوباره آزاد می‌شود. این ساختار شبیه یک «دروازه با ظرفیت محدود» عمل می‌کند.

🔹 مثال:

Semaphore semaphore = new Semaphore(2); // فقط ۲ Thread همزمان

Runnable task = () -> {
    try {
        semaphore.acquire();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " entered");
        Thread.sleep(1000);
        semaphore.release();
    } catch (Exception ignored) {}
};

new Thread(task).start();
new Thread(task).start();
new Thread(task).start();

در این مثال، فقط دو Thread همزمان اجازه ورود دارند و Thread سوم منتظر می‌ماند.


✳️ ۲. Exchanger — تبادل داده بین دو Thread

گاهی دو Thread نیاز دارند داده‌های خود را با یکدیگر رد و بدل کنند؛ برای مثال یکی داده‌ای پردازش می‌کند و Thread دیگر نتیجه را بررسی می‌کند. کلاس Exchanger مکانیزمی فراهم می‌کند که دقیقاً دو Thread بتوانند داده‌های خود را با هم تبادل کنند.

Thread اول تا زمانی که Thread دوم به نقطهٔ تبادل نرسد منتظر می‌ماند و سپس داده‌ها مبادله می‌شوند.

🔹 مثال:

Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>();

new Thread(() -> {
    try {
        String result = exchanger.exchange("Data from Thread 1");
        System.out.println("Thread 1 received: " + result);
    } catch (Exception ignored) {}
}).start();

new Thread(() -> {
    try {
        String result = exchanger.exchange("Data from Thread 2");
        System.out.println("Thread 2 received: " + result);
    } catch (Exception ignored) {}
}).start();

در این نمونه، دو Thread پیام‌های خود را با یکدیگر جابجا می‌کنند.


✳️ ۳. Phaser — کنترل هماهنگی مرحله‌ای (Multi-Phase Synchronization)

وقتی یک عملیات از چند مرحله تشکیل شده و چند Thread باید هر مرحله را همزمان انجام دهند، Phaser ابزار مناسب این نوع هماهنگی است. این کلاس نسخهٔ پیشرفته‌تر CyclicBarrier محسوب می‌شود و امکانات بیشتری برای کنترل تعداد متغیر Threadها در طول برنامه فراهم می‌کند.

Phaser می‌تواند در هر مرحله همهٔ Threadها را متوقف کند تا زمانی که همه به پایان مرحله برسند. سپس مرحله بعدی آغاز می‌شود.

🔹 مثال:

Phaser phaser = new Phaser(3); // سه Thread ثبت شده‌اند

Runnable task = () -> {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " Phase 1");
    phaser.arriveAndAwaitAdvance();

    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " Phase 2");
    phaser.arriveAndAwaitAdvance();

    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " Phase 3");
    phaser.arriveAndDeregister();
};

new Thread(task).start();
new Thread(task).start();
new Thread(task).start();

در این نمونه، هر سه Thread باید مرحلهٔ ۱ را تمام کنند تا مرحلهٔ ۲ شروع شود و همین‌طور برای مراحل بعدی.


🧠 ۴. جمع‌بندی

ابزارهای معرفی‌شده نقش مهمی در ساخت برنامه‌های همزمانی پایدار و قابل‌کنترل دارند:

*در Semaphore تعداد Threadهای مجاز برای دسترسی به یک منبع را کنترل می‌کند.
*و Exchanger امکان تبادل دادهٔ مطمئن و هماهنگ بین دو Thread را فراهم می‌کند.
*و Phaser هماهنگی مرحله‌ای میان مجموعه‌ای از Threadهای متغیر را مدیریت می‌کند.

درک این ابزارها باعث می‌شود برنامه‌های چندریسمانی حرفه‌ای‌تر و قابل‌پیش‌بینی‌تری نوشته شود.

#کاربرـحرفهـای

📚لیست دوره های تخصصی مرتبط با جاوا

🆔 @javapro_ir
🆔 @group_javapro

🔥 مقایسه HashMap ،Hashtable و LinkedHashMap

🔥 مقایسه HashMap ،Hashtable و LinkedHashMap

در جاوا، انتخاب پیاده‌سازی درست برای Map می‌تواند تأثیر زیادی روی کارایی، Thread-Safety و حفظ ترتیب در برنامه شما داشته باشد. در ادامه یک جمع‌بندی سریع و کاربردی برای انتخاب بهتر آورده شده است 👇

🟦ر ۱️⃣ HashMap – سریع و انعطاف‌پذیر

بهترین انتخاب در اکثر سناریوها که سرعت مهم است.

✅ از کلید و مقدار null پشتیبانی می‌کند

⚡ غیر Thread-Safe → سرعت بیشتر

🔄 ترتیب درج را حفظ نمی‌کند

🎯 مناسب زمانی که سرعت مهم است و نیازی به حفظ ترتیب ندارید

🟩 ۲️⃣ ر Hashtable – Thread-Safe اما قدیمی

قدیمی‌ترین پیاده‌سازی Map در جاوا.

❌ از null برای کلید یا مقدار پشتیبانی نمی‌کند

🔐 همه عملیات‌ها Synchronized → Thread-Safe اما کند

🔄 ترتیب مشخصی ندارد

⚠️ به‌جای آن از ConcurrentHashMap استفاده کنید


🟨ر ۳️⃣ LinkedHashMap – نسخه‌ی مرتب HashMap

ترکیبی از سرعت HashMap + قابلیت حفظ ترتیب.

✨ ترتیب درج را حفظ می‌کند

✅ از null key/value پشتیبانی می‌کند

⚡ غیر Thread-Safe

🎯 عالی برای کش‌ها، Mapهای مرتب

(از access-order پشتیبانی می‌کند → مناسب برای ساخت LRU Cache)


🧠 چه زمانی کدام را انتخاب کنیم؟

نیاز انتخاب مناسب

جستجوی سریع بدون نیاز به ترتیب HashMap
ر Map ایمن در برابر Thread ConcurrentHashMap (نه Hashtable)
حفظ ترتیب درج داده‌ها LinkedHashMap
ساخت LRU Cache LinkedHashMap با access-order

👉 همیشه از Hashtable در جاوای مدرن دوری کنید.
👉 برای اکثر کارها HashMap یا LinkedHashMap بهترین انتخاب‌اند.
👉 برای برنامه‌های چندریسمانی از ConcurrentHashMap استفاده کنید.

در دوره زیر Collection ها در جاوا به صورت مفصل بهش پرداخته شده است👇

مشاهده دوره[کلیک کنید]

🆔 @javapro_ir
🆔 @group_javapro

جلسه ۲۳ تهران جاگ

زمان: پنج شنبه ۲۹ آبان ۱۴۰۴ ساعت ۰۹:۰۰ الی ۱۴:۰۰

مکان: ملاصدرا، خیابان عباس شیرازی شمالی، خیابان حکیم اعظم، پلاک ۳۰، دانشگاه خاتم، همکف، سالن آمفی تأتر

لینک ثبت نام: https://evand.com/events/tehjug23


موضوع جلسه:
An Analysis of The Latest and Most Impactful JEPs Proposed in JDK 25.

این دورهمی‌ها و جلسات، هم دانش و اطلاعات شما را در زمینهٔ برنامه نویسی جاوا به‌روز می‌کند و هم برای شبکه‌سازی و ارتباط‌سازی توصیه می‌شود.

ساده‌سازی توسعه جاوا با Starter Dependencies در اسپرینگ بوت!

اسپرینگ بوت توسعه جاوا را سریع‌تر، تمیزتر و آسان‌تر می‌کند، چون مجموعه‌ای از وابستگی‌های ازپیش‌پیکربندی‌شده ارائه می‌دهد — دیگر نیازی به تنظیمات دستی چندین فایل JAR یا پیکربندی‌های پیچیده نیست!

🔹 استارترها چه هستند؟
استارترهای اسپرینگ بوت مجموعه‌های آماده‌ای از وابستگی‌ها هستند که تنظیمات Maven یا Gradle را بسیار ساده می‌کنند.
به‌جای اضافه کردن ده‌ها کتابخانه به صورت دستی، کافی‌ست فقط یک استارتر را اضافه کنید — و پروژه آماده اجراست!

پرکاربردترین استارترهای اسپرینگ بوت:

1️⃣ spring-boot-starter-web →
برای ساخت REST API و برنامه‌های وب
2️⃣ spring-boot-starter-data-jpa → برای اتصال به دیتابیس با استفاده از JPA/Hibernate
3️⃣ spring-boot-starter-security → برای احراز هویت و کنترل دسترسی
4️⃣ spring-boot-starter-test →
برای تست‌های واحد و یکپارچه

💡 استارترها = افزایش بهره‌وری!
استفاده از استارترها کدهای اضافی را حذف می‌کند و باعث می‌شود پروژه شما سبک، یکپارچه و قابل نگهداری بماند.

📚لیست دوره های تخصصی مرتبط با جاوا

🆔 @javapro_ir
🆔 @group_javapro

جی‌اِس‌پی،(JavaServer Pages) — ساخت محتوای وب پویا

جی‌اِس‌پی (JSP) قدرت سروالت‌ها را با این امکان گسترش می‌دهد که توسعه‌دهندگان بتوانند کد جاوا را مستقیماً داخل صفحات HTML قرار دهند؛ به این ترتیب ایجاد برنامه‌های وب پویا و داده‌محور بسیار آسان‌تر می‌شود.
در حالی که سروالت‌ها منطق اصلی را در پشت صحنه مدیریت می‌کنند، JSP بر بخش ارائه (Presentation) تمرکز دارد و ساخت رابط کاربری را ساده‌تر می‌کند.

✨ ویژگی‌های کلیدی JSP:

1️⃣ تفکیک مسئولیت‌ها → جداسازی منطق تجاری (سروالت‌ها) از لایه نمایش (JSP).
2️⃣ کتابخانه‌های تگ (Tag Libraries) → تگ‌های قابل‌استفاده مجدد که توسعه را ساده کرده و از تکرار کد جلوگیری می‌کنند.
3️⃣ زبان عبارت‌نویسی (EL) → دسترسی ساده به JavaBeans و داده‌ها در داخل JSP.
4️⃣ دستورات و اکشن‌های JSP → کنترل رفتار صفحه و امکان استفاده از مؤلفه‌های قابل‌تکرار.

🔹 چرخهٔ حیات JSP:

ترجمه (Translation): تبدیل فایل JSP به یک کلاس Servlet

کامپایل (Compilation): کامپایل به بایت‌کد

اجرا (Execution): پردازش درخواست‌ها توسط سروالت و تولید خروجی HTML پویا


💡 ر JSP را می‌توان لایهٔ دیداری (View Layer) در نظر گرفت که در هماهنگی کامل با سروالت‌ها کار می‌کند — ترکیب منطق + نمایش در بهترین حالت!

🆔 @javapro_ir
🆔 @group_javapro

📘 آشنایی با ThreadLocal و نقش آن در Thread-Safe بودن داده‌ها

در برنامه‌نویسی همزمانی (Concurrency) در جاوا، یکی از چالش‌های مهم این است که هر Thread بتواند داده‌های مخصوص خود را داشته باشد، بدون آن‌که این داده‌ها میان Threadهای مختلف به اشتراک گذاشته شود. کلاس ThreadLocal برای حل دقیق همین مسئله طراحی شده و یکی از ابزارهای بسیار قدرتمند و ظریف در ساخت برنامه‌های Thread-Safe محسوب می‌شود.


✳️ ۱. ThreadLocal چیست؟

در حالت عادی، اگر چند Thread به یک متغیر مشترک دسترسی داشته باشند، احتمال بروز مشکلاتی مانند Race Condition وجود دارد. کلاس ThreadLocal با نگه‌داشتن یک نسخهٔ مجزا از داده برای *هر Thread*، این مشکل را کاملاً حذف می‌کند.

هر Thread یک مقدار مستقل دارد و تغییر مقدار توسط یک Thread، هیچ تأثیری روی Threadهای دیگر ندارد. این رفتار شبیه داشتن یک «کپی خصوصی» از متغیر برای هر Thread است.


✳️ ۲. کاربرد اصلی ThreadLocal

متداول‌ترین کاربرد ThreadLocal، نگهداری داده‌هایی است که هر Thread به‌صورت جداگانه به آن‌ها نیاز دارد؛ مانند:

* نگهداری Session کاربر در یک سرویس چندریسمانی
* ذخیرهٔ اطلاعات Request در وب‌سرورها
* مدیریت تاریخ و زمان با کلاس‌هایی که Thread-Safe نیستند (مثل SimpleDateFormat)
* نگهداری موقت داده در طول اجرای یک Thread بدون نیاز به Passing در پارامترها


✳️ ۳. مثال کاربردی: ذخیره‌سازی داده خصوصی برای هر Thread

در مثال زیر، هر Thread یک مقدار مستقل دارد و تغییر مقدار یک Thread روی دیگری اثر نمی‌گذارد:

public class ThreadLocalExample {
    private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> 0);

    public static void main(String[] args) {
        Runnable task = () -> {
            int value = threadLocal.get();
            threadLocal.set(value + 1);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " → " + threadLocal.get());
        };

        new Thread(task, "Thread-A").start();
        new Thread(task, "Thread-B").start();
        new Thread(task, "Thread-C").start();
    }
}

اجرای این برنامه خروجی زیر را می‌دهد:

Thread-A → 1
Thread-B → 1
Thread-C → 1

هر Thread مقدار جداگانه‌ای دارد و هیچ‌گونه اشتراک داده‌ای رخ نمی‌دهد.


✳️ ۴. مثال پیشرفته: حل مشکل Thread-Safety در SimpleDateFormat

کلاس SimpleDateFormat به‌صورت پیش‌فرض Thread-Safe نیست. بنابراین برای استفاده در محیط همزمانی، ThreadLocal یکی از بهترین راه‌حل‌هاست.

private static final ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormat =
        ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd"));

public static String format(Date date) {
    return dateFormat.get().format(date);
}

در اینجا هر Thread یک نمونهٔ مستقل از SimpleDateFormat دارد و مشکل رقابت (Race Condition) کاملاً از بین می‌رود.


✳️ ۵. نکته بسیار مهم: مدیریت حافظه و جلوگیری از Memory Leak

در استفاده از ThreadLocal باید بسیار دقت کرد، زیرا اگر مقدار ذخیره‌شده در ThreadLocal پس از پایان کار Thread حذف نشود، ممکن است مشکلات Memory Leak به‌وجود بیاید؛ به‌خصوص در محیط‌هایی مانند سرورهای وب که Thread Pool استفاده می‌شود.

بهترین روش این است که همیشه پس از پایان کار مقدار ThreadLocal را پاک کنیم:

try {
    // work
} finally {
    threadLocal.remove();
}

این کار از باقی‌ماندن داده در ThreadPool جلوگیری می‌کند.


✳️ ۶. جمع‌بندی

درک و استفادهٔ درست از ThreadLocal یکی از مهارت‌های مهم در ساخت سیستم‌های چندریسمانی پایدار است:

* هر Thread یک نسخهٔ خصوصی از داده دارد.
* هیچ تداخلی بین Threadها ایجاد نمی‌شود.
* مناسب برای داده‌های حساس، مانند Request Context یا Formatterها.
* نیازمند مدیریت دقیق برای جلوگیری از Memory Leak.

#کاربرـحرفهـای

🆔 @javapro_ir
🆔 @group_javapro

◾بلک فرایدی | دوره های جاوا | 70% تخفیف

📆1 تا 10 آذر ماه

💢کد تخفیف 70%:  BLKFR

Spring, Java, Microservices

📚لیست دوره های تخصصی مرتبط با جاوا

آکادمی جاواپرو

📢 اطلاعیه مهم

کاربران گرامی جاواپرو
اختلال پیش‌آمده در نمایش ویدئوهای سایت مربوط به زیرساخت شرکت ارائه‌دهنده هاست است. تیم فنی آن شرکت در حال پیگیری و رفع مشکل می‌باشد.
از شکیبایی و همراهی شما سپاسگزاریم. 🙏

📘 آشنایی عمیق با ThreadLocalMap و نحوهٔ واقعی ذخیره‌سازی داده‌ها در ThreadLocal

در ادامهٔ آموزش قبلی دربارهٔ ThreadLocal، اکنون لازم است ساختار داخلی آن در JVM را بررسی کنیم. فهمیدن سازوکار ThreadLocalMap باعث می‌شود دقیقاً بدانیم داده‌ها چگونه ذخیره می‌شوند، چرا Memory Leak ممکن است رخ بدهد، و چرا remove() اهمیت حیاتی دارد.


✳️ ۱. ThreadLocal چگونه داده‌ها را ذخیره می‌کند؟

در ظاهر، برنامه‌نویس فقط با کلاس ThreadLocal کار می‌کند.
اما در پشت صحنه:

هر Thread یک شیء مستقل به‌نام ThreadLocalMap دارد.
این ساختار داخل کلاس Thread قرار دارد و متعلق به همان Thread است.

بنابراین داده‌ها نه در خود ThreadLocal، بلکه در ThreadLocalMap مربوط به هر Thread ذخیره می‌شوند.

ساختار کلی به این شکل است:

* هر Thread یک ThreadLocalMap دارد
* هر ThreadLocalMap شامل چند Entry است
* هر Entry دارای یک کلید از جنس WeakReference<ThreadLocal> و یک مقدار (Object) است

با این طراحی، هر Thread نسخهٔ خصوصی داده‌های خودش را دارد.


✳️ ۲. کلیدهای ThreadLocalMap از نوع WeakReference هستند

در داخل ThreadLocalMap، کلید اصلی هر مقدار، یک WeakReference به شیء ThreadLocal است.

دلیل این طراحی:

* اگر برنامه‌نویس ThreadLocal را فراموش کند از بین ببرد
* JVM بتواند ThreadLocal را Garbage Collect کند
* اما مقدار ذخیره‌شده در Map هنوز باقی می‌ماند

این نکته منجر به موضوع مهم بعدی می‌شود.


✳️ ۳. چرا Memory Leak ممکن است رخ بدهد؟

وقتی ThreadLocal به‌صورت WeakReference نگه داشته می‌شود، ممکن است ThreadLocal از بین برود، اما مقدارش در ThreadLocalMap باقی بماند.

این وضعیت زمانی خطرناک می‌شود که:

* Thread مربوطه در ThreadPool باشد
* Thread پس از پایان کار از بین نرود
* مقدار ذخیره‌شده همچنان در ThreadLocalMap باقی بماند

در این صورت، دادهٔ قبلی غیرقابل دسترس اما غیرقابل حذف خواهد بود و باعث Memory Leak می‌شود.

برای جلوگیری از این مشکل بهترین کار همیشه استفاده از:

threadLocal.remove();

در بلوک finally است.


✳️ ۴. مثال: شبیه‌سازی رفتار ThreadLocalMap

در مثال زیر نشان می‌دهیم چطور ThreadLocalMap در هر Thread داده‌های مختلف نگه می‌دارد:

public class ThreadLocalMapDemo {
    private static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {
        Runnable task = () -> {
            threadLocal.set("Value for " + Thread.currentThread().getName());
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + threadLocal.get());
            threadLocal.remove();
        };

        new Thread(task, "Thread-A").start();
        new Thread(task, "Thread-B").start();
    }
}

در اینجا برای هر Thread مقدار جداگانه‌ای در ThreadLocalMap ذخیره شده و پس از remove دیگر هیچ داده‌ای باقی نمی‌ماند.


✳️ ۵. جمع‌بندی ساختار داخلی ThreadLocal

درک ThreadLocalMap کمک می‌کند بدانیم ThreadLocal چگونه واقعاً کار می‌کند:

* هر Thread یک ThreadLocalMap مخصوص خود دارد.
* کلیدها WeakReference به شیء ThreadLocal هستند.
* مقدارها Strong Reference هستند و اگر remove نشوند ممکن است در حافظه گیر کنند.
* استفاده از remove برای جلوگیری از Memory Leak ضروری است، به‌خصوص در ThreadPoolها.
* طراحی ThreadLocalMap باعث می‌شود داده‌های Thread-Specific به‌صورت امن و جداگانه مدیریت شوند.

#کاربرـحرفهـای

🆔 @javapro_ir
🆔 @group_javapro

📢 اطلاعیه مهم – رفع مشکل نمایش ویدئوها

کاربران گرامی جاواپرو
مشکل اختلال در نمایش ویدئوهای سایت که ناشی از زیرساخت شرکت ارائه‌دهنده هاست بود، به‌طور کامل برطرف شده است.
اکنون تمامی ویدئوها بدون مشکل و با سرعت بیشتر قابل مشاهده هستند.

از صبر و همراهی همیشگی شما سپاسگزاریم. 🙏
جاواپرو

❤️به پاس شکیبایی شما تخفیف بلک فرایدی رو به 75 درصد تغییر دادیم

کد تخفیف 75 درصد: SEPAS
انقضا تا 10 آذر

📚لیست دوره های تخصصی مرتبط با جاوا