深入浅出 ThreadLocal(一)
本文参考http://lavasoft.blog.51cto.com/62575/51926/,对其中的程序进行了改写
一、概述
ThreadLocal是什么呢?其实ThreadLocal并非是一个线程的本地实现版本,它并不是一个Thread,而是threadlocalvariable(线程局部变量)。也许把它命名为ThreadLocalVar更加合适。线程局部变量(ThreadLocal)其实的功用非常简单,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,是Java中一种较为特殊的线程绑定机制,是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,每个线程都保持一个对其线程局部变量副本的隐式引用,只要线程是活动的并且 ThreadLocal 实例是可访问的;在线程消失之后,其线程局部实例的所有副本都会被垃圾回收(除非存在对这些副本的其他引用)。
通过ThreadLocal存取的数据,总是与当前线程相关,也就是说,JVM 为每个运行的线程,绑定了私有的本地实例存取空间,从而为多线程环境常出现的并发访问问题提供了一种隔离机制。
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的副本。
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。
二、API说明
ThreadLocal()
创建一个线程本地变量。
T get()
返回此线程局部变量的当前线程副本中的值,如果这是线程第一次调用该方法,则创建并初始化此副本。
protected T initialValue()
返回此线程局部变量的当前线程的初始值。最多在每次访问线程来获得每个线程局部变量时调用此方法一次,即线程第一次使用 get() 方法访问变量的时候。如果线程先于 get 方法调用 set(T) 方法,则不会在线程中再调用 initialValue 方法。
若该实现只返回 null;如果程序员希望将线程局部变量初始化为 null 以外的某个值,则必须为 ThreadLocal 创建子类,并重写此方法。通常,将使用匿名内部类。initialValue 的典型实现将调用一个适当的构造方法,并返回新构造的对象。
void remove()
移除此线程局部变量的值。这可能有助于减少线程局部变量的存储需求。如果再次访问此线程局部变量,那么在默认情况下它将拥有其 initialValue。
void set(T value)
将此线程局部变量的当前线程副本中的值设置为指定值。许多应用程序不需要这项功能,它们只依赖于 initialValue() 方法来设置线程局部变量的值。
在程序中一般都重写initialValue方法,以给定一个特定的初始值。
三 、示例
创建一个Bean,通过不同的线程对象设置Bean属性,保证各个线程Bean对象的独立性。
示例代码:
package com.yangyang; import java.util.Random; public class ThreadLocalTest implements Runnable{
/**
* 学生实体
* @author shunyang
* @date 2015年3月5日 下午3:34:58
*/
public class Student{
/**年龄**/
private int age; public int getAge() {
return age;
} public void setAge(int age) {
this.age = age;
} }
//创建线程局部变量studentLocal,用来保存Student对象
public final static ThreadLocal studentLocal=new ThreadLocal(); public static void main(String[] args) {
ThreadLocalTest td = new ThreadLocalTest();
Thread t1 = new Thread(td, "a");
Thread t2 = new Thread(td, "b");
t1.start();
t2.start();
} @Override
public void run() {
accessStudent();
} public void accessStudent() {
//获取当前线程的名字
String currentThreadName = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(currentThreadName + " is running!");
//产生一个随机数并打印
Random random = new Random();
int age = random.nextInt(100);
System.out.println("thread " + currentThreadName + " set age to:" + age);
//获取一个Student对象,并将随机数年龄插入到对象属性中
Student student = getStudent2();
student.setAge(age);
System.out.println("thread " + currentThreadName + " first read age is:" + student.getAge());
try {
Thread.sleep(500);
}
catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace();
}
System.out.println("thread " + currentThreadName + " second read age is:" + student.getAge());
}
/**
* 使用本地线程变量来获取
*@date 2015年3月5日 下午3:37:14
*@author shunyang
* @return
*/
protected Student getStudent1() {
//获取本地线程变量并强制转换为Student类型
Student student = (Student) studentLocal.get();
//线程首次执行此方法的时候,studentLocal.get()肯定为null
if (student == null) {
//创建一个Student对象,并保存到本地线程变量studentLocal中
student = new Student();
studentLocal.set(student);
}
return student;
} /**
* 直接new
*@date 2015年3月5日 下午3:37:03
*@author shunyang
* @return
*/
protected Student getStudent2() {
return new Student();
}
}
此时,由于accessStudent方法中的Student是局部变量,无论调用
Student student = getStudent1();
还是调用
Student student = getStudent2();
可以看到a、b两个线程age在不同时刻打印的值是完全相同的,
此时ThreadLocal的作用没有体现出来。
但是若将accessStudent方法改为:
public void accessStudent() {
//获取当前线程的名字
String currentThreadName = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(currentThreadName + " is running!");
//产生一个随机数并打印
Random random = new Random();
int age = random.nextInt(100);
System.out.println("thread " + currentThreadName + " set age to:" + age);
//获取一个Student对象,并将随机数年龄插入到对象属性中
// Student student = getStudent2();
getStudent2().setAge(age);
System.out.println("thread " + currentThreadName + " first read age is:" + getStudent2().getAge());
try {
Thread.sleep(500);
}
catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace();
}
System.out.println("thread " + currentThreadName + " second read age is:" + getStudent2().getAge());
}
不使用局部变量,不使用ThreadLocal的getStudent2()方法的时候,结果为:
发现,a.b两个线程无法读到正确的值,
此时若调用采用ThreadLocal的getStudent1()方法,结果为:
可以看到a、b两个线程age在不同时刻打印的值是完全相同的,通过妙用ThreadLocal,既实现多线程并发,游兼顾数据的安全性。
四、总结
ThreadLocal使用场合主要解决多线程中数据数据因并发产生不一致问题。ThreadLocal为每个线程的中并发访问的数据提供一个副本,通过访问副本来运行业务,这样的结果是耗费了内存,单大大减少了线程同步所带来性能消耗,也减少了线程并发控制的复杂度。
ThreadLocal不能使用原子类型,只能使用Object类型。ThreadLocal的使用比synchronized要简单得多。
ThreadLocal和Synchonized都用于解决多线程并发访问。但是ThreadLocal与synchronized有本质的区别。synchronized是利用锁的机制,使变量或代码块在某一时该只能被一个线程访问。而ThreadLocal为每一个线程都提供了变量的副本,使得每个线程在某一时间访问到的并不是同一个对象,这样就隔离了多个线程对数据的数据共享。而Synchronized却正好相反,它用于在多个线程间通信时能够获得数据共享。
Synchronized用于线程间的数据共享,而ThreadLocal则用于线程间的数据隔离。
当然ThreadLocal并不能替代synchronized,它们处理不同的问题域。Synchronized用于实现同步机制,比ThreadLocal更加复杂。
五、ThreadLocal使用的一般步骤
1、在多线程的类(如ThreadDemo类)中,创建一个ThreadLocal对象threadXxx,用来保存线程间需要隔离处理的对象xxx。
2、在ThreadDemo类中,创建一个获取要隔离访问的数据的方法getXxx(),在方法中判断,若ThreadLocal对象为null时候,应该new()一个隔离访问类型的对象,并强制转换为要应用的类型。
3、在ThreadDemo类的run()方法中,通过getXxx()方法获取要操作的数据,这样可以保证每个线程对应一个数据对象,在任何时刻都操作的是这个对象。
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