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深入理解ThreadLocal工作原理及使用示例

  • 时间:2022-07-23 05:58 编辑: 来源: 阅读:
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摘要:深入理解ThreadLocal工作原理及使用示例
简介:本文已一个简要的代码示例介绍ThreadLocal类的基本使用方式,在此基础上结合图片阐述它的内部工作原理。 早在JDK1.2的版本中就提供java.lang.ThreadLocal,ThreadLocal为解决多线程程序的并发问题提供了一种新的思路。使用这个工具类可以很简洁地编写出优美的多线程程序。 当使用ThreadLocal维护变量时,ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本,所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本,而不会影响其它线程所对应的副本。 从线程的角度看,目标变量就象是线程的本地变量,这也是类名中“Local”所要表达的意思。 所以,在Java中编写线程局部变量的代码相对来说要笨拙一些,因此造成线程局部变量没有在Java开发者中得到很好的普及。 [b]1. ThreadLocal<T> 简介和使用示例[/b] ThreadLocal只有一个无参的构造方法 [code]public ThreadLocal()[/code] ThreadLocal的相关方法 [code]public T get() public void set(T value) public void remove() protected T initialValue() [/code] initialValue方法的访问修饰符是protected,该方法为第一次调用get方法提供一个初始值。默认情况下,第一次调用get方法返回值null。在使用时,我们一般会复写ThreadLocal的initialValue方法,使第一次调用get方法时返回一个我们设定的初始值。 下面是一个ThreadLocal的一个简单使用示例
package javalearning;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
public class ThreadLocalDemo {
 /*定义了1个ThreadLocal<Integer>对象,
   *并复写它的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;
    }
  };
  */
 /*设置一个信号量,许可数为1,让三个线程顺序执行*/
 Semaphore semaphore = new Semaphore(1);
 private Random rnd = new Random();
 /*Worker定义为内部类实现了Runnable接口,tlA定义在外部类中,
每个线程中调用这个对象的get方法,再调用一个set方法设置一个随机值*/
 public class Worker implements Runnable{
  @Override
      public void run(){
   try {
    Thread.sleep(rnd.nextint(1000));
    /*随机延时1s以内的时间*/
    semaphore.acquire();
    /*获取许可*/
   }
   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();
   /*在线程池中,当线程退出之前一定要记得调用remove方法,因为在线程池中的线程对象是循环使用的*/
   tlA.remove();
   /*tlB.remove();*/
  }
 }
 /*创建三个线程,每个线程都会对ThreadLocal对象tlA进行操作*/
 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();
 }
}
运行结果
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
从运行结果可以看出,每个线程第一次调用TheadLocal对象的get方法时都得到初始值3,注意我们上面的代码是让三个线程顺序执行,显然从运行结果看,pool-1-thread-1线程结束后设置的新值,对pool-1-thread-3线程是没有影响的,pool-1-thread-3线程完成后设置的新值对pool-1-thread-2线程也没有影响。这就仿佛把ThreadLocal对象当做每个线程内部的对象一样,但实际上tlA对象是个外部类对象,内部类Worker访问到的是同一个tlA对象,也就是说是被各个线程共享的。这是如何做到的呢?我们现在就来看看ThreadLocal对象的内部原理。 [b]2.ThreadLocal<T>的原理[/b] 首先,在Thread类中定义了一个threadLocals,它是ThreadLocal.ThreadLocalMap对象的引用,默认值是null。ThreadLocal.ThreadLocalMap对象表示了一个以开放地址形式的散列表。当我们在线程的run方法中第一次调用ThreadLocal对象的get方法时,会为当前线程创建一个ThreadLocalMap对象。也就是每个线程都各自有一张独立的散列表,以ThreadLocal对象作为散列表的key,set方法中的值作为value(第一次调用get方法时,以initialValue方法的返回值作为value)。显然我们可以定义多个ThreadLocal对象,而我们一般将ThreadLocal对象定义为static类型或者外部类中。上面所表达的意思就是,相同的key在不同的散列表中的值必然是独立的,每个线程都是在各自的散列表中执行操作。 [img]http://files.jb51.net/file_images/article/201711/20171121110112156.png?2017102111128[/img] TheadLocal中的get源代码
public T get() {
  Thread t = Thread.currentThread();
  ThreadLocalMap map = getMap(t);
  if (map != null) {
    ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);//这里的this是指当前的ThreadLocal对象
    if (e != null) {
      @SuppressWarnings("unchecked")
      T result = (T)e.value;
      return result;
    }
  }
  return setInitialValue();
}
[b]总结[/b] 以上就是本文关于深入理解ThreadLocal工作原理及使用示例的全部内容,希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以继续参阅本站: [url=http://www.1sucai.cn/article/128673.htm][b]Java编程关于子类重写父类方法问题的理解[/b][/url] [url=http://www.1sucai.cn/article/128497.htm][b]深入理解Java编程线程池的实现原理[/b][/url] [url=http://www.1sucai.cn/article/127860.htm][b]java并发等待条件的实现原理详解[/b][/url] 如有不足之处,欢迎留言指出。
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