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你不知道的多线程ThreadLocal

07-03 17:38 221浏览
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ThreadLocal是线程的局部变量,用于编多线程程序,对解决多线程程序的并发问题有一定的启示作用。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。实际上,很多人都不知道ThreadLocal而被它的英文名字所误导,误以为是本地线程,本文我们就来说一说你不知道的多线程ThreadLocal。

多线局部变量(ThreadLocal)的功能其实很简单,就是为每一个使用该变量的线程都提供一个变量值的副本,使得每一个线程都可以独立地改变自己的副本,而不会和其它线程的副本冲突。从线程的角度看,就好像每一个线程都完全拥有该变量。从而完美地解决了多线程程序的并发性问题。

那么如何创建一个ThreadLocal变量呢?只需要一行简单的代码:

private ThreadLocal myThreadLocal = new ThreadLocal();

从这一行简单的代码中我们可以看,通过这段代码实例化了一个ThreadLocal对象。我们只需要实例化对象一次,并且也不需要知道它是被哪个线程实例化。虽然所有的线程都能访问到这个ThreadLocal实例,但是每个线程却只能访问到自己通过调用ThreadLocal的set()方法设置的值。即使是两个不同的线程在同一个ThreadLocal对象上设置了不同的值,他们仍然无法访问到对方的值。

我们抛出下一个问题:如何访问ThreadLocal变量

一旦创建了一个ThreadLocal变量,你可以通过如下代码设置某个需要保存的值:

myThreadLocal .set(“A thread local value”);

然后可以通过下面的方法读取保存在ThreadLocal 变量中的值:

String  ThreadLocal value = (String) myThreadLocal.get();

get()方法返回一个object对象,set()对象需要传入一个object类型的参数。

同时我们可以创建一个指定泛型类型的ThreadLocal对象,这样我们就不需要每次对使用get()方法返回的值作强制类型转换了。由于在ThreadLocal对象中设置的值只能被设置这个值的线程访问到,线程无法在ThreadLocal对象上使用set()方法保存一个初始值,并且这个初始值能被所有线程访问到。

但是我们可以通过创建一个ThreadLocal的子类并且重写initialValue()方法,来为一个ThreadLocal对象指定一个初始值。

下面为大家举一个完整的可执行的ThreadLocal例子

 

上面的例子创建了一个MyRunnable实例,并将该实例作为参数分别传递给两个线程。两个线程分别执行run()方法,并且都在ThreadLocal实例上保存了不同的值。如果它们访问的不是ThreadLocal对象并且调用的set()方法被同步了,则第二个线程会覆盖掉第一个线程设置的值。但是,由于它们访问的是一个ThreadLocal对象,因此这两个线程都无法看到对方保存的值。也就是说,它们存取的是两个不同的值。

ThreadLocal和其它同步机制相比有什么优势呢?ThreadLocal和其它所有的同步机制都是为了解决多线程中的对同一变量的访问冲突,在普通的同步机制中,是通过对象加锁来实现多个线程对同一变量的安全访问的。这时该变量是多个线程共享的,使用这种同步机制需要很细致地分析在什么时候对变量进行读写,什么时候需要锁定某个对象,什么时候释放该对象的锁等等很多。所有这些都是因为多个线程共享了资源造成的。ThreadLocal就从另一个角度来解决多线程的并发访问,ThreadLocal会为每一个线程维护一个和该线程绑定的变量的副本,从而隔离了多个线程的数据,每一个线程都拥有自己的变量副本,从而也就没有必要对该变量进行同步了。ThreadLocal提供了线程安全的共享对象,在编写多线程代码时,可以把不安全的整个变量封装进ThreadLocal,或者把该对象的特定于线程的状态封装进ThreadLocal。

Java的多线程编程中,为保证多个线程对共享变量的安全访问,通常会使用synchronized来保证同一时刻只有一个线程对共享变量进行操作。这种情况下可以将类变量放到ThreadLocal类型的对象中,使变量在每个线程中都有独立拷贝,不会出现一个线程读取变量时而被另一个线程修改的现象。

当然ThreadLocal并不能替代同步机制,两者面向的问题领域不同。同步机制是为了同步多个线程对相同资源的并发访问,是为了多个线程之间进行通信的有效方式;而ThreadLocal是隔离多个线程的数据共享,从根本上就不在多个线程之间共享资源(变量),这样当然不需要对多个线程进行同步了。概括起来说,对于多线程资源共享的问题,同步机制采用了“以时间换空间”的方式,而ThreadLocal采用了“以空间换时间”的方式。前者仅提供一份变量,让不同的线程排队访问,而后者为每一个线程都提供了一份变量,因此可以同时访问而互不影响。所以,如果你需要进行多个线程之间进行通信,则使用同步机制;如果需要隔离多个线程之间的共享冲突,可以使用ThreadLocal,这样既可以在时间又可以在空间上最大限度地节省资源,为程序的优化和开发提供了极大地便利。

ThreadLocal也只是多线程大家庭中的普通的一份子,想要了解更多关于这个大家庭的知识,就来java多线程系列课程学习吧。

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