深入理解ThreadLocal工作原理及使用示例

更新時間：2017年11月21日 11:08:13 作者：nullzx

這篇文章主要介紹了深入理解ThreadLocal工作原理及使用示例，涉及ThreadLocal<T> 簡介和使用示例及ThreadLocal<T>的原理等相關(guān)內(nèi)容，具有一定參考價值，需要的朋友可以了解下。

簡介：本文已一個簡要的代碼示例介紹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。使用這個工具類可以很簡潔地編寫出優(yōu)美的多線程程序。

當(dāng)使用ThreadLocal維護變量時，ThreadLocal為每個使用該變量的線程提供獨立的變量副本，所以每一個線程都可以獨立地改變自己的副本，而不會影響其它線程所對應(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”所要表達的意思。

所以，在Java中編寫線程局部變量的代碼相對來說要笨拙一些，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> 簡介和使用示例

ThreadLocal只有一個無參的構(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，我們一般會復(fù)寫ThreadLocal的initialValue方法,使第一次調(diào)用get方法時返回一個我們設(shè)定的初始值。

下面是一個ThreadLocal的一個簡單使用示例

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ThreadLocal<Integer>對象，
   *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)置一個信號量，許可數(shù)為1，讓三個線程順序執(zhí)行*/
	Semaphore semaphore = new Semaphore(1);
	private Random rnd = new Random();
	/*Worker定義為內(nèi)部類實現(xiàn)了Runnable接口,tlA定義在外部類中，
每個線程中調(diào)用這個對象的get方法，再調(diào)用一個set方法設(shè)置一個隨機值*/
	public class Worker implements Runnable{
		@Override
		    public void run(){
			try {
				Thread.sleep(rnd.nextint(1000));
				/*隨機延時1s以內(nèi)的時間*/
				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，因為在線程池中的線程對象是循環(huán)使用的*/
			tlA.remove();
			/*tlB.remove();*/
		}
	}
	/*創(chuàng)建三個線程，每個線程都會對ThreadLocal對象tlA進行操作*/
	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

從運行結(jié)果可以看出，每個線程第一次調(diào)用TheadLocal對象的get方法時都得到初始值3，注意我們上面的代碼是讓三個線程順序執(zhí)行，顯然從運行結(jié)果看，pool-1-thread-1線程結(jié)束后設(shè)置的新值，對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pool-1-thread-2線程也沒有影響。這就仿佛把ThreadLocal對象當(dāng)做每個線程內(nèi)部的對象一樣，但實際上tlA對象是個外部類對象，內(nèi)部類Worker訪問到的是同一個tlA對象，也就是說是被各個線程共享的。這是如何做到的呢？我們現(xiàn)在就來看看ThreadLocal對象的內(nèi)部原理。

2.ThreadLocal<T>的原理

首先，在Thread類中定義了一個threadLocals，它是ThreadLocal.ThreadLocalMap對象的引用,默認(rèn)值是null。ThreadLocal.ThreadLocalMap對象表示了一個以開放地址形式的散列表。當(dāng)我們在線程的run方法中第一次調(diào)用ThreadLocal對象的get方法時，會為當(dāng)前線程創(chuàng)建一個ThreadLocalMap對象。也就是每個線程都各自有一張獨立的散列表，以ThreadLocal對象作為散列表的key，set方法中的值作為value（第一次調(diào)用get方法時，以initialValue方法的返回值作為value）。顯然我們可以定義多個ThreadLocal對象，而我們一般將ThreadLocal對象定義為static類型或者外部類中。上面所表達的意思就是，相同的key在不同的散列表中的值必然是獨立的，每個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內(nèi)容，希望對大家有所幫助。感興趣的朋友可以繼續(xù)參閱本站：

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