使用ThreadLocal解决多线程的并发问题

时间:2020-12-19 18:02:32

早在JDK 1.2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。

ThreadLocal的接口方法
ThreadLocal类接口很简单,只有4个方法,我们先来了解一下:

    * void set(Object value)

设置当前线程的线程局部变量的值。

    * public Object get()

该方法返回当前线程所对应的线程局部变量。

    * public void remove()

将当前线程局部变量的值删除,目的是为了减少内存的占用,该方法是JDK 5.0新增的方法。需要指出的是,当线程结束后,对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收,所以显式调用该方法清除线程的局部变量并不是必须的操作,但它可以加快内存回收的速度。

    * protected Object initialValue()

返回该线程局部变量的初始值,该方法是一个protected的方法,显然是为了让子类覆盖而设计的。这个方法是一个延迟调用方法,在线程第1次调用get()或set(Object)时才执行,并且仅执行1次。ThreadLocal中的缺省实现直接返回一个null。

在JDK5.0中,ThreadLocal已经支持泛型,该类的类名已经变为ThreadLocal<T>。API方法也相应进行了调整,新版本的API方法分别是void set(T value)、T get()以及T initialValue()。

ThreadLocal是如何做到为每一个线程维护变量的副本的呢?其实实现的思路很简单:在ThreadLocal类中有一个Map,用于存储每一个线程的变量副本,Map中元素的键为线程对象,而值对应线程的变量副本。

 

(1)数字生成器

//数字生成器。该类对象将被多个线程共享。
public class NumCreator implements INumCreator {
    
    
private int nextNum;//当前生成的数字    
    
    
public NumCreator() {
        nextNum
=0;
    }
    
public int getNextNum() {
        
return nextNum++;
    }
}

(2)使用数字生成器的线程

//使用数字生成器对象的线程。
public class DemoThread extends Thread {
    
    
private INumCreator creator;

    
public DemoThread(NumCreator creator) {
        
this.creator=creator;
    }    
    
    
public void run() {
        
//使用数字生成器生成三个数字
        for (int i = 0; i < 3; i++
        {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "print num:"+creator.getNextNum());            
        }        
    }
}

 (3)main函数 

public class DemoMain {
    
public static void main(String[] args) {
        
//三个线程共享同一个资源        
        NumCreator creator=new NumCreator();
        DemoThread thread1
=new DemoThread(creator);
        DemoThread thread2
=new DemoThread(creator);
        DemoThread thread3
=new DemoThread(creator);
        
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();
}
}

可能的结果:

   Thread-0print num:0
        Thread-0print num:1
        Thread-0print num:2
        Thread-1print num:3
        Thread-1print num:4
        Thread-1print num:5
        Thread-2print num:6
        Thread-2print num:7
        Thread-2print num:8 

可以看出,每个线程得到的数字是不同的。 因为三个线程共享同一个数字生成器。一个线程的运行会影响其他线程的结果。

修改程序:

(1)自定义ThreadLocal

public class DemoThreadLocal extends ThreadLocal {
    
//重写initialValue
    protected Object initialValue() {
        
// TODO 自动生成方法存根
        return new Integer(0);
    }
}

 

(2) 使用ThreadLocal的数字生成器 

public class NumCreator2 implements INumCreator {
    
private static DemoThreadLocal threadLocal=new DemoThreadLocal();
    
    
public NumCreator2() {
    }

    
public int getNextNum() {        
        
int num= ((Integer)threadLocal.get()).intValue();
        threadLocal.set(
new Integer(num+1));
        
return num;
    }

(3)置换线程的数字生成器 

//使用数字生成器对象的线程。
public class DemoThread extends Thread {
    
public DemoThread(NumCreator2 creator) {
        
this.creator=creator;
    }
    
    
public void run() {
        
//使用数字生成器生成三个数字
        for (int i = 0; i < 3; i++
        {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "print num:"+creator.getNextNum());            
        }        
    }
}

(4) 重写main

public static void main(String[] args) {
        
//三个线程共享同一个资源
        NumCreator2 creator2=new NumCreator2();
        DemoThread thread4
=new DemoThread(creator2);
        DemoThread thread5
=new DemoThread(creator2);
        DemoThread thread6
=new DemoThread(creator2);
        
        thread4.start();
        thread5.start();
        thread6.start();
    }

 结果:

   Thread-0print num:0
        Thread-0print num:1
        Thread-0print num:2
        Thread-1print num:0
        Thread-1print num:1
        Thread-1print num:2
        Thread-2print num:0
        Thread-2print num:1
        Thread-2print num:2