Java并发编程:ThreadLocal的运用和完成道理剖析_玖


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前面的文章里,我们进修了有关锁的运用,锁的机制是包管统一时候只能有一个线程接见临界区的资本,也就是经由过程掌握资本的手腕来包管线程平安,这固然是一种有用的手腕,但顺序的运转效力也因而大大下降。那末,有无更好的体式格局呢?谜底是有的,既然锁是严格掌握资本的体式格局来包管线程平安,那我们可以或许反其道而行之,增添更多资本,包管每一个线程都能获得所需工具,各自为营,互不影响,从而到达线程平安的目标,而ThreadLocal就是接纳如许的思绪。

ThreadLocal实例

ThreadLocal翻译成中文的话也许可以或许说是:线程局部变量,也就是只要以后线程可以或许接见。它的设想作用是为每一个运用该变量的线程都供应一个变量值的副本,每一个线程都是转变自身的副本而且不会和其他线程的副本争执,如许一来,从线程的角度来看,就好像每一个线程都具有了该变量。

下面是一个简朴的实例:

public class ThreadLocalDemo {

    static ThreadLocal<Integer> local = new ThreadLocal<Integer>(){
        @Override
        protected Integer initialValue() {
            return 0;
        }
    };

    public static class MyRunnable implements Runnable{

        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0;i<3;i  ){
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                int value = local.get();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()   ":"   value);
                local.set(value   1);
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable runnable = new MyRunnable();
        Thread t1 = new Thread(runnable);
        Thread t2 = new Thread(runnable);
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

上面的代码不难邃晓,首先是界说了一个名为 local 的ThreadLocal变量,并初识变量的值为0,然后是界说了一个完成Runnable接口的内部类,在其run要领中对local 的值做读取和加1的操纵,末了是main要领中开启两个线程来运转内部类实例。

以上就是代码的也许逻辑,运转main函数后,顺序的输出效果以下:

Thread-0:0
Thread-1:0
Thread-1:1
Thread-0:1
Thread-1:2
Thread-0:2

从效果可以或许看出,虽然两个线程都共用一个Runnable实例,但两个线程中所展现的ThreadLocal的数据值并不会相互影响,也就是说这类状况下的local 变量生存的数据相称因而线程平安的,只能被以后线程接见。

ThreadLocal完成道理

那末ThreadLocal内部是怎样包管工具是线程私有的呢?毫无疑问,谜底须要从源码中查找。回忆前面的代码,可以或许发明个中挪用了ThreadLocal的两个要领setget,我们就从这两个要领入手。

先看 set() 的源码:

public void set(T value) {
    Thread t = Thread.currentThread();
    // 猎取线程的ThreadLocalMap,返回map
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    else
        //map为空,建立
        createMap(t, value);
}
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
    return t.threadLocals;
}
void createMap(Thread t, T firstValue) {
    t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}

set的代码逻辑比较简朴,主若是把值设置到以后线程的一个ThreadLocalMap工具中,而ThreadLocalMap可以或许邃晓成一个Map,它是界说在Thread类中内部的成员,初始化是为null,

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

不外,与罕见的Map完成类,如HashMap之类的分歧的是,ThreadLocalMap中的Entry是继续于WeakReference类的,连结了对 “键” 的弱援用和对 “值” 的强援用,这是类的源码:

static class ThreadLocalMap {

    static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
        /** The value associated with this ThreadLocal. */
        Object value;

        Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
            super(k);
            value = v;
        }
    }
    
    //省略剩下的源码
    ....................
}

从源码中中可以或许看出,Entry组织函数中的参数 k 就是ThreadLocal实例,挪用super(k) 注解对 k 是弱援用,运用弱援用的缘由在于,当没有强援用指向 ThreadLocal 实例时,它可被收受接管,从而制止内存泄漏,那末为什么须要防备内存泄漏呢?缘由下面会说到。

接着说set要领的逻辑,当挪用set要领时,实际上是将数据写入threadLocals这个Map工具中,这个Map的key为ThreadLocal以后工具,value就是我们存入的值。而threadLocals自身能生存多个ThreadLocal工具,相称于一个ThreadLocal鸠合。

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接着看 get() 的源码:

public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    //设置初识值到ThreadLocal中并返回
    return setInitialValue();
}
private T setInitialValue() {
        T value = initialValue();
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
        return value;
    }

get要领的逻辑也是比较简朴的,就是直接猎取以后线程的ThreadLocalMap工具,若是该工具不为空就返回它的value值,不然就把初始值设置到ThreadLocal中并返回。

看到这,我们也许就可以邃晓为什么ThreadLocal能完成线程私有的道理了,实在就是每一个线程都保护着一个ThreadLocal的容器,这个容器就是ThreadLocalMap,可以或许生存多个ThreadLocal工具。而挪用ThreadLocal的set或get要领实在就是对以后线程的ThreadLocal变量操纵,与其他线程是离开的,以是能力包管线程私有,也就不存在线程平安的问题了。

但是,该计划虽然能包管线程私有,但却会占用大批的内存,由于每一个线程都保护着一个Map,当接见某个ThreadLocal变量后,线程会在自身的Map内保护该ThreadLocal变量与详细完成的映照,若是这些映照一向存在,就注解ThreadLocal 存在援用的状况,那末体系GC就没法收受接管这些变量,可能会形成内存泄漏。

针对这类状况,上面所说的ThreadLocalMap中Entry的弱援用就起作用了。

TheadLocal与同步机制的区分

末了,总结一下ThreadLocal和同步机制之间的区分吧。

完成机制:

同步机制接纳了“以时候换空间”的体式格局,掌握资本包管统一时候只能有一个线程接见。

ThreadLocal接纳了“以空间换时候”的体式格局,为每一个线程都供应一份变量的副本,从而完成同时接见而互不影响,但由于每一个线程都保护着一份副本,对内存空间的占用会增添。

数据同享:

同步机制是对公共资本做掌握接见的体式格局来包管线程平安,但资本还是同享状况,可用于线程间的通讯;

ThreadLocal是每一个线程都有自身的资本(变量)副本,相互之间不影响,也就不存在同享的说法了。

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