深入理解ThreadLocal工作原理及使用示例
簡(jiǎn)介:本文已一個(gè)簡(jiǎn)要的代碼示例介紹ThreadLocal類的基本使用方式,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為解決多線程程序的并發(fā)問題提供了一種新的思路。使用這個(gè)工具類可以很簡(jiǎn)潔地編寫出優(yōu)美的多線程程序。
當(dāng)使用ThreadLocal維護(hù)變量時(shí),ThreadLocal為每個(gè)使用該變量的線程提供獨(dú)立的變量副本,所以每一個(gè)線程都可以獨(dú)立地改變自己的副本,而不會(huì)影響其它線程所對(duì)應(yīng)的副本。
從線程的角度看,目標(biāo)變量就象是線程的本地變量,這也是類名中“Local”所要表達(dá)的意思。
所以,在Java中編寫線程局部變量的代碼相對(duì)來說要笨拙一些,因此造成線程局部變量沒有在Java開發(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方法的訪問修飾符是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)線程順序執(zhí)行*/
Semaphore semaphore = new Semaphore(1);
private Random rnd = new Random();
/*Worker定義為內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)了Runnable接口,tlA定義在外部類中,
每個(gè)線程中調(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以內(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();
/*在線程池中,當(dāng)線程退出之前一定要記得調(diào)用remove方法,因?yàn)樵诰€程池中的線程對(duì)象是循環(huán)使用的*/
tlA.remove();
/*tlB.remove();*/
}
}
/*創(chuàng)建三個(gè)線程,每個(gè)線程都會(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)線程順序執(zhí)行,顯然從運(yùn)行結(jié)果看,pool-1-thread-1線程結(jié)束后設(shè)置的新值,對(duì)pool-1-thread-3線程是沒有影響的,pool-1-thread-3線程完成后設(shè)置的新值對(duì)pool-1-thread-2線程也沒有影響。這就仿佛把ThreadLocal對(duì)象當(dāng)做每個(gè)線程內(nèi)部的對(duì)象一樣,但實(shí)際上tlA對(duì)象是個(gè)外部類對(duì)象,內(nèi)部類Worker訪問到的是同一個(gè)tlA對(duì)象,也就是說是被各個(gè)線程共享的。這是如何做到的呢?我們現(xiàn)在就來看看ThreadLocal對(duì)象的內(nèi)部原理。
2.ThreadLocal<T>的原理
首先,在Thread類中定義了一個(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)以開放地址形式的散列表。當(dāng)我們?cè)诰€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)前線程創(chuàng)建一個(gè)ThreadLocalMap對(duì)象。也就是每個(gè)線程都各自有一張獨(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類型或者外部類中。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:
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