16.9 线程相关类 16.9.1 Threadlocal类

16.9 线程相关类

Java还为线程安全提供了一些工具类,如ThreadLocal类,它代表一个线程局部变量,通过把数据放在ThreadLocal中就可以让每个线程创建一个该变量的副本,从而避免并发访问的线程安全问题。除此之外,Java5还新增了大量的线程安全类。

16.9.1 Threadlocal类

早在JDK1.2推出之时,Java就为多线程编程提供了一个ThreadLocal类;从Java5.0以后,Java引入了泛型支持,Java为该ThreadLocal类增加了泛型支持,即:ThreadLocal<T>。通过使用ThreadLocal类可以简化多线程编程时的并发访问,使用这个ThreadLocal类可以很简捷地隔离多线程程序的竞争资源.
ThreadLocal,是ThreadLocalVariable(线程局部变量)的意思,也许将它命名为ThreadLocalVar更加合适。

线程局部变量的作用

线程局部变量(ThreadLocal)的功用其实非常简单,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,使每一个线程都可以独立地改变自己的副本,而不会和其他线程的副本冲突。从线程的角度看,就好像每一个线程都完全拥有该变量一样。

ThreadLocal常用方法

ThreadLocal类的用法非常简单,它只提供了如下三个public方法。

方法	描述
T get()	返回此线程局部变量中当前线程副本中的值。
void remove()	删除此线程局部变量中当前线程的值。
void set(T value)	设置此线程局部变量中当前线程副本中的值
protected T initialValue()	Returns the current thread’s “initial value” for this thread-local variable.
static <S> ThreadLocal<S> withInitial(Supplier<? extends S> supplier)	Creates a thread local variable.

程序 ThreadLocal示例

class Account {
    /*
     * 定义一个ThreadLocal类型的变量，该变量将是一个线程局部变量 每个线程都会保留该变量的一个副本
     */
    private ThreadLocal<String> name = new ThreadLocal<>();

    // 定义一个初始化name成员变量的构造器
    public Account(String str) {
        this.name.set(str);
        // 下面代码用于访问当前线程的name副本的值
        System.out.println("---" + this.name.get());
    }

    // name的setter和getter方法
    public String getName() {
        return name.get();
    }

    public void setName(String str) {
        this.name.set(str);
    }
}

class MyTest extends Thread {
    // 定义一个Account类型的成员变量
    private Account account;

    public MyTest(Account account, String name) {
        super(name);
        this.account = account;
    }

    public void run() {
        // 循环10次
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            // 当i == 6时输出将账户名替换成当前线程名
            if (i == 6) {
                account.setName(getName());
            }
            // 输出同一个账户的账户名和循环变量
            System.out.println(account.getName() + " 账户的i值：" + i);
        }
    }
}

public class ThreadLocalTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 启动两条线程，两条线程共享同一个Account
        Account at = new Account("初始名");
        /*
         * 虽然两条线程共享同一个账户，即只有一个账户名
         * 但由于账户名是ThreadLocal类型的，所以每条线程 都完全拥有各自的账户名副本，
         * 所以从i == 6之后，将看到两条 线程访问同一个账户时看到不同的账户名。
         */
        new MyTest(at, "线程甲").start();
        new MyTest(at, "线程乙").start();
    }
}

由于程序中的账户名是一个ThreadLocal变量,所以虽然程序中只有一个Account对象,但两个子线程将会产生两个账户名(主线程也持有一个账户名的副本)。两个线程进行循环时都会在i==6时将账户名 改为 线程名,这样就可以看到两个线程拥有两个账户名的情形:

---初始名
null 账户的i值：0
null 账户的i值：0
null 账户的i值：1
null 账户的i值：1
null 账户的i值：2
null 账户的i值：2
null 账户的i值：3
null 账户的i值：3
null 账户的i值：4
null 账户的i值：5
null 账户的i值：4
线程乙 账户的i值：6
null 账户的i值：5
线程乙 账户的i值：7
线程甲 账户的i值：6
线程乙 账户的i值：8
线程甲 账户的i值：7
线程乙 账户的i值：9
线程甲 账户的i值：8
线程甲 账户的i值：9

从上面程序可以看出,实际上账户名有三个副本,主线程一个,另外启动的两个线程各一个,它们的值互不干扰,每个线程完全拥有自己的ThreadLocal变量,这就是ThreadLocal的用途。

ThreadLocal和加锁同步的区别

ThreadLocal和其他所有的同步机制一样,都是为了解决多线程中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。该变量是多个线程共享的,所以要使用这种同步机制,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。在这种情况下,系统并没有将这份资源复制多份,只是采用了安全机制来控制对这份资源的访问而已。
• ThreadLocal从另一个角度来解决多线程的并发访问,ThreadLocal将需要并发访问的资源复制多份,每个线程拥有一份资源,每个线程都拥有自己的资源副本,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,或者把该对象与线程相关的状态使用ThreadLocal保存。

ThreadeLocal不能替代同步

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,是多个线程之间进行通信的有效方式;
• 而ThreadLocal是为了隔离多个线程的数据共享,从根本上避免多个线程之间对共享资源(变量)的竞争,也就不需要对多个线程进行同步了。

什么时候用同步机制 什么时候使用ThreadLocal

通常建议:

• 如果多个线程之间需要共享资源,以达到线程之间的通信功能,就使用同步机制;
• 如果仅仅需要隔离多个线程之间的共享冲突,则可以使用ThreadLocal