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深入理解ThreadLocal工作原理及使用示例

 更新時(shí)間:2017年11月21日 11:08:13   作者:nullzx  
這篇文章主要介紹了深入理解ThreadLocal工作原理及使用示例,涉及ThreadLocal<T> 簡(jiǎn)介和使用示例及ThreadLocal<T>的原理等相關(guān)內(nèi)容,具有一定參考價(jià)值,需要的朋友可以了解下。

簡(jiǎn)介:本文已一個(gè)簡(jiǎn)要的代碼示例介紹ThreadLocal類(lèi)的基本使用方式,在此基礎(chǔ)上結(jié)合圖片闡述它的內(nèi)部工作原理。

早在JDK1.2的版本中就提供java.lang.ThreadLocal,ThreadLocal為解決多線(xiàn)程程序的并發(fā)問(wèn)題提供了一種新的思路。使用這個(gè)工具類(lèi)可以很簡(jiǎn)潔地編寫(xiě)出優(yōu)美的多線(xiàn)程程序。

當(dāng)使用ThreadLocal維護(hù)變量時(shí),ThreadLocal為每個(gè)使用該變量的線(xiàn)程提供獨(dú)立的變量副本,所以每一個(gè)線(xiàn)程都可以獨(dú)立地改變自己的副本,而不會(huì)影響其它線(xiàn)程所對(duì)應(yīng)的副本。

從線(xiàn)程的角度看,目標(biāo)變量就象是線(xiàn)程的本地變量,這也是類(lèi)名中“Local”所要表達(dá)的意思。

所以,在Java中編寫(xiě)線(xiàn)程局部變量的代碼相對(duì)來(lái)說(shuō)要笨拙一些,因此造成線(xiàn)程局部變量沒(méi)有在Java開(kāi)發(fā)者中得到很好的普及。

1. ThreadLocal<T> 簡(jiǎn)介和使用示例

ThreadLocal只有一個(gè)無(wú)參的構(gòu)造方法

public ThreadLocal()

ThreadLocal的相關(guān)方法

public T get()
public void set(T value)
public void remove()
protected T initialValue()

initialValue方法的訪(fǎng)問(wèn)修飾符是protected,該方法為第一次調(diào)用get方法提供一個(gè)初始值。默認(rèn)情況下,第一次調(diào)用get方法返回值null。在使用時(shí),我們一般會(huì)復(fù)寫(xiě)ThreadLocal的initialValue方法,使第一次調(diào)用get方法時(shí)返回一個(gè)我們?cè)O(shè)定的初始值。

下面是一個(gè)ThreadLocal的一個(gè)簡(jiǎn)單使用示例

package javalearning;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
public class ThreadLocalDemo {
	/*定義了1個(gè)ThreadLocal<Integer>對(duì)象,
   *并復(fù)寫(xiě)它的initialValue方法,初始值是3*/
	private ThreadLocal<Integer> tlA = new ThreadLocal<Integer>(){
		protected Integer initialValue(){
			return 3;
		}
	}
	;
	/* 
  private ThreadLocal<Integer> tlB = new ThreadLocal<Integer>(){
    protected Integer initialValue(){
      return 5;
    }
  };
  */
	/*設(shè)置一個(gè)信號(hào)量,許可數(shù)為1,讓三個(gè)線(xiàn)程順序執(zhí)行*/
	Semaphore semaphore = new Semaphore(1);
	private Random rnd = new Random();
	/*Worker定義為內(nèi)部類(lèi)實(shí)現(xiàn)了Runnable接口,tlA定義在外部類(lèi)中,
每個(gè)線(xiàn)程中調(diào)用這個(gè)對(duì)象的get方法,再調(diào)用一個(gè)set方法設(shè)置一個(gè)隨機(jī)值*/
	public class Worker implements Runnable{
		@Override
		    public void run(){
			try {
				Thread.sleep(rnd.nextint(1000));
				/*隨機(jī)延時(shí)1s以?xún)?nèi)的時(shí)間*/
				semaphore.acquire();
				/*獲取許可*/
			}
			catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			int valA = tlA.get();
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" tlA initial val : "+ valA);
			valA = rnd.nextint();
			tlA.set(valA);
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" tlA new   val: "+ valA);
			/*
      int valB = tlB.get();
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" tlB initial val : "+ valB);
      valB = rnd.nextInt();
      tlA.set(valB);
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" tlB 2  new val: "+ valB);
      */
			semaphore.release();
			/*在線(xiàn)程池中,當(dāng)線(xiàn)程退出之前一定要記得調(diào)用remove方法,因?yàn)樵诰€(xiàn)程池中的線(xiàn)程對(duì)象是循環(huán)使用的*/
			tlA.remove();
			/*tlB.remove();*/
		}
	}
	/*創(chuàng)建三個(gè)線(xiàn)程,每個(gè)線(xiàn)程都會(huì)對(duì)ThreadLocal對(duì)象tlA進(jìn)行操作*/
	public static void main(String[] args){
		ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(3);
		ThreadLocalDemo tld = new ThreadLocalDemo();
		es.execute(tld.new Worker());
		es.execute(tld.new Worker());
		es.execute(tld.new Worker());
		es.shutdown();
	}
}

運(yùn)行結(jié)果

pool-1-thread-1 tlA initial val : 3
pool-1-thread-1 tlA new   val: -1288455998
pool-1-thread-3 tlA initial val : 3
pool-1-thread-3 tlA new   val: 112537197
pool-1-thread-2 tlA initial val : 3
pool-1-thread-2 tlA new   val: -12271334

從運(yùn)行結(jié)果可以看出,每個(gè)線(xiàn)程第一次調(diào)用TheadLocal對(duì)象的get方法時(shí)都得到初始值3,注意我們上面的代碼是讓三個(gè)線(xiàn)程順序執(zhí)行,顯然從運(yùn)行結(jié)果看,pool-1-thread-1線(xiàn)程結(jié)束后設(shè)置的新值,對(duì)pool-1-thread-3線(xiàn)程是沒(méi)有影響的,pool-1-thread-3線(xiàn)程完成后設(shè)置的新值對(duì)pool-1-thread-2線(xiàn)程也沒(méi)有影響。這就仿佛把ThreadLocal對(duì)象當(dāng)做每個(gè)線(xiàn)程內(nèi)部的對(duì)象一樣,但實(shí)際上tlA對(duì)象是個(gè)外部類(lèi)對(duì)象,內(nèi)部類(lèi)Worker訪(fǎng)問(wèn)到的是同一個(gè)tlA對(duì)象,也就是說(shuō)是被各個(gè)線(xiàn)程共享的。這是如何做到的呢?我們現(xiàn)在就來(lái)看看ThreadLocal對(duì)象的內(nèi)部原理。

2.ThreadLocal<T>的原理

首先,在Thread類(lèi)中定義了一個(gè)threadLocals,它是ThreadLocal.ThreadLocalMap對(duì)象的引用,默認(rèn)值是null。ThreadLocal.ThreadLocalMap對(duì)象表示了一個(gè)以開(kāi)放地址形式的散列表。當(dāng)我們?cè)诰€(xiàn)程的run方法中第一次調(diào)用ThreadLocal對(duì)象的get方法時(shí),會(huì)為當(dāng)前線(xiàn)程創(chuàng)建一個(gè)ThreadLocalMap對(duì)象。也就是每個(gè)線(xiàn)程都各自有一張獨(dú)立的散列表,以ThreadLocal對(duì)象作為散列表的key,set方法中的值作為value(第一次調(diào)用get方法時(shí),以initialValue方法的返回值作為value)。顯然我們可以定義多個(gè)ThreadLocal對(duì)象,而我們一般將ThreadLocal對(duì)象定義為static類(lèi)型或者外部類(lèi)中。上面所表達(dá)的意思就是,相同的key在不同的散列表中的值必然是獨(dú)立的,每個(gè)線(xiàn)程都是在各自的散列表中執(zhí)行操作。

TheadLocal中的get源代碼

public T get() {
  Thread t = Thread.currentThread();
  ThreadLocalMap map = getMap(t);
  if (map != null) {
    ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);//這里的this是指當(dāng)前的ThreadLocal對(duì)象
    if (e != null) {
      @SuppressWarnings("unchecked")
      T result = (T)e.value;
      return result;
    }
  }
  return setInitialValue();
}

總結(jié)

以上就是本文關(guān)于深入理解ThreadLocal工作原理及使用示例的全部?jī)?nèi)容,希望對(duì)大家有所幫助。感興趣的朋友可以繼續(xù)參閱本站:

Java編程關(guān)于子類(lèi)重寫(xiě)父類(lèi)方法問(wèn)題的理解

深入理解Java編程線(xiàn)程池的實(shí)現(xiàn)原理

java并發(fā)等待條件的實(shí)現(xiàn)原理詳解

如有不足之處,歡迎留言指出。

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