Java多线程编程中ThreadLocal类的用法及深入
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ThreadLocal，直译为“线程本地”或“本地线程”，如果你真的这么认为，那就错了！其实，它就是一个容器，用于存放线程的局部变量，我认为应该叫做 ThreadLocalVariable（线程局部变量）才对，真不理解为什么当初 Sun 公司的工程师这样命名。 早在 JDK 1.2 的时代，java.lang.ThreadLocal 就诞生了，它是为了解决多线程并发问题而设计的，只不过设计得有些难用，所以至今没有得到广泛使用。其实它还是挺有用的，不相信的话，我们一起来看看这个例子吧。 一个序列号生成器的程序，可能同时会有多个线程并发访问它，要保证每个线程得到的序列号都是自增的，而不能相互干扰。 先定义一个接口：
public interface Sequence {
int getNumber();
}
每次调用 getNumber() 方法可获取一个序列号，下次再调用时，序列号会自增。 再做一个线程类：
public class ClientThread extends Thread {
private Sequence sequence;
public ClientThread(Sequence sequence) {
this.sequence = sequence;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 3; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " => " + sequence.getNumber());
}
}
}
在线程中连续输出三次线程名与其对应的序列号。 我们先不用 ThreadLocal，来做一个实现类吧。
public class SequenceA implements Sequence {
private static int number = 0;
public int getNumber() {
number = number + 1;
return number;
}
public static void main(String[] args) {
Sequence sequence = new SequenceA();
ClientThread thread1 = new ClientThread(sequence);
ClientThread thread2 = new ClientThread(sequence);
ClientThread thread3 = new ClientThread(sequence);
thread1.start();
thread2.start();
thread3.start();
}
}
序列号初始值是0，在 main() 方法中模拟了三个线程，运行后结果如下： Thread-0 => 1 Thread-0 => 2 Thread-0 => 3 Thread-2 => 4 Thread-2 => 5 Thread-2 => 6 Thread-1 => 7 Thread-1 => 8 Thread-1 => 9 由于线程启动顺序是随机的，所以并不是0、1、2这样的顺序，这个好理解。为什么当 Thread-0 输出了1、2、3之后，而 Thread-2 却输出了4、5、6呢？线程之间竟然共享了 static 变量！这就是所谓的“非线程安全”问题了。 那么如何来保证“线程安全”呢？对应于这个案例，就是说不同的线程可拥有自己的 static 变量，如何实现呢？下面看看另外一个实现吧。
public class SequenceB implements Sequence {
private static ThreadLocal<Integer> numberContainer = new ThreadLocal<Integer>() {
@Override
protected Integer initialValue() {
return 0;
}
};
public int getNumber() {
numberContainer.set(numberContainer.get() + 1);
return numberContainer.get();
}
public static void main(String[] args) {
Sequence sequence = new SequenceB();
ClientThread thread1 = new ClientThread(sequence);
ClientThread thread2 = new ClientThread(sequence);
ClientThread thread3 = new ClientThread(sequence);
thread1.start();
thread2.start();
thread3.start();
}
}
通过 ThreadLocal 封装了一个 Integer 类型的 numberContainer 静态成员变量，并且初始值是0。再看 getNumber() 方法，首先从 numberContainer 中 get 出当前的值，加1，随后 set 到 numberContainer 中，最后将 numberContainer 中 get 出当前的值并返回。 是不是很恶心？但是很强大！确实稍微饶了一下，我们不妨把 ThreadLocal 看成是一个容器，这样理解就简单了。所以，这里故意用 Container 这个单词作为后缀来命名 ThreadLocal 变量。 运行结果如何呢？看看吧。 Thread-0 => 1 Thread-0 => 2 Thread-0 => 3 Thread-2 => 1 Thread-2 => 2 Thread-2 => 3 Thread-1 => 1 Thread-1 => 2 Thread-1 => 3 每个线程相互独立了，同样是 static 变量，对于不同的线程而言，它没有被共享，而是每个线程各一份，这样也就保证了线程安全。 也就是说，TheadLocal 为每一个线程提供了一个独立的副本！ 搞清楚 ThreadLocal 的原理之后，有必要总结一下 ThreadLocal 的 API，其实很简单。
为什么 initialValue() 方法是 protected 的呢？就是为了提醒程序员们，这个方法是要你们来实现的，请给这个线程局部变量一个初始值吧。 了解了原理与这些 API，其实想想 ThreadLocal 里面不就是封装了一个 Map 吗？自己都可以写一个 ThreadLocal 了，尝试一下吧。
public class MyThreadLocal<T> {
private Map<Thread,T> container = Collections.synchronizedMap(new HashMap<Thread,T>());
public void set(T value) {
container.put(Thread.currentThread(),value);
}
public T get() {
Thread thread = Thread.currentThread();
T value = container.get(thread);
if (value == null && !container.containsKey(thread)) {
value = initialValue();
container.put(thread,value);
}
return value;
}
public void remove() {
container.remove(Thread.currentThread());
}
protected T initialValue() {
return null;
}
}
以上完全山寨了一个 ThreadLocal，其中中定义了一个同步 Map（为什么要这样？请读者自行思考），代码应该非常容易读懂。
public class SequenceC implements Sequence {
private static MyThreadLocal<Integer> numberContainer = new MyThreadLocal<Integer>() {
@Override
protected Integer initialValue() {
return 0;
}
};
public int getNumber() {
numberContainer.set(numberContainer.get() + 1);
return numberContainer.get();
}
public static void main(String[] args) {
Sequence sequence = new SequenceC();
ClientThread thread1 = new ClientThread(sequence);
ClientThread thread2 = new ClientThread(sequence);
ClientThread thread3 = new ClientThread(sequence);
thread1.start();
thread2.start();
thread3.start();
}
}
以上代码其实就是将 ThreadLocal 替换成了 MyThreadLocal，仅此而已，运行效果和之前的一样，也是正确的。 其实 ThreadLocal 可以单独成为一种设计模式，就看你怎么看了。 ThreadLocal 具体有哪些使用案例呢？ 我想首先要说的就是：通过 ThreadLocal 存放 JDBC Connection，以达到事务控制的能力。 还是保持我一贯的 Style，用一个 Demo 来说话吧。用户提出一个需求：当修改产品价格的时候，需要记录操作日志，什么时候做了什么事情。 想必这个案例，只要是做过应用系统的小伙伴们，都应该遇到过吧？无外乎数据库里就两张表：product 与 log，用两条 SQL 语句应该可以解决问题： update product set price = ? where id = ? insert into log (created,description) values (?,?) But！要确保这两条 SQL 语句必须在同一个事务里进行提交，否则有可能 update 提交了，但 insert 却没有提交。如果这样的事情真的发生了，我们肯定会被用户指着鼻子狂骂：“为什么产品价格改了，却看不到什么时候改的呢？”。 聪明的我在接到这个需求以后，是这样做的： 首先，我写一个 DBUtil 的工具类，封装了数据库的常用操作：
public class DBUtil {
// 数据库配置
private static final String driver = "com.mysql.jdbc.Driver";
private static final String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/demo";
private static final String username = "root";
private static final String password = "root";
// 定义一个数据库连接
private static Connection conn = null;
// 获取连接
public static Connection getConnection() {
try {
Class.forName(driver);
conn = DriverManager.getConnection(url,username,password);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return conn;
}
// 关闭连接
public static void closeConnection() {
try {
if (conn != null) {
conn.close();
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
里面搞了一个 static 的 Connection，这下子数据库连接就好操作了，牛逼吧！ 然后，我定义了一个接口，用于给逻辑层来调用：
public interface ProductService {
void updateProductPrice(long productId,int price);
}
根据用户提出的需求，我想这个接口完全够用了。根据 productId 去更新对应 Product 的 price，然后再插入一条数据到 log 表中。 （编辑：安卓应用网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |