Java并发编程:线程封闭和ThreadLocal详解

什么是线程封闭

当访问共享变量时,往往需要加锁来保证数据同步。一种避免使用同步的方式就是不共享数据。如果仅在单线程中访问数据,就不需要同步了。这种技术称为线程封闭。在Java语言中,提供了一些类库和机制来维护线程的封闭性,例如局部变量和ThreadLocal类,本文主要深入讲解如何使用ThreadLocal类来保证线程封闭。

理解ThreadLocal类

ThreadLocal类能使线程中的某个值与保存值的对象关联起来,它提供了get、set方法,这些方法为每个使用该变量的线程保存一份独立的副本,因此get总是set当前线程的set最新值。

首先我们来看个例子,这个例子来自于http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920407.html

public class Test1 {

    ThreadLocal<Long> longLocal = new ThreadLocal<Long>();
    ThreadLocal<String> stringLocal = new ThreadLocal<String>();


    public void set() {
        longLocal.set(Thread.currentThread().getId());
        stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());
    }

    public long getLong() {
        return longLocal.get();
    }

    public String getString() {
        return stringLocal.get();
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final Test1 test = new Test1();


        test.set();
        System.out.println(test.getLong());
        System.out.println(test.getString());


        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            test.set();
            System.out.println(test.getLong());
            System.out.println(test.getString());
        });
        thread1.start();
        thread1.join();

        System.out.println(test.getLong());
        System.out.println(test.getString());
    }
}

运行该程序,代码输出的结果为:

1 main 10 Thread-0 1 main

从这段代码可以看出在mian线程和thread1线程确实都保存着各自的副本,它们的副本各自不干扰。

ThreadLocal源码解析

来从源码的角度来解析ThreadLocal这个类,这个类存放在java.lang包,这个类有很多方法。

它内部又个ThreadLocalMap类,主要有set()、get()、setInitialValue 等方法。

首先来看下set方法,获取当前Thread的 map,如果不存在则新建一个并设置值,如果存在设置值,源码如下:

public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

跟踪createMap,可以发现它根据Thread创建来一个ThreadLocalMap。

  void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }

t.threadLocals为当前线程的一个变量,也就是ThreadLocal的数据都是存放在当前线程的threadLocals变量里面的,由此可见用ThreadLocal存放的数据是线程安全的。因为它对于不同的线程来,使用ThreadLocal的set方法都会根据线程判断该线程是否存在它的threadLocals成员变量,如果没有就建一个,有的话就存下数据。

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

ThreadLocalMap为ThreadLocal的一个内部类,源码如下:

 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;
            }
        }

可以看到ThreadLocalMap的Entry继承了WeakReference,并且使用ThreadLocal作为键值。

在使用ThreadLocal的get方法之前一定要先set,要不然会报空指针异常。还有一种方式就是在初始化的时候调用initialValue()方法赋值。改造下之前的例子,代码如下:

public class Test2 {

    ThreadLocal<Long> longLocal = new ThreadLocal<Long>(){

        @Override
        protected Long initialValue() {
            return Thread.currentThread().getId();
        }
    };
    ThreadLocal<String> stringLocal = new ThreadLocal<String>(){
        @Override
        protected String initialValue() {
            return Thread.currentThread().getName();
        }
    };

    public long getLong() {
        return longLocal.get();
    }

    public String getString() {
        return stringLocal.get();
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final Test2 test = new Test2();



        System.out.println(test.getLong());
        System.out.println(test.getString());


        Thread thread1 = new Thread(() -> {

            System.out.println(test.getLong());
            System.out.println(test.getString());
        });
        thread1.start();
        thread1.join();

        System.out.println(test.getLong());
        System.out.println(test.getString());
    }
}

运行该程序,代码输出的结果为:

1 main 10 Thread-0 1 main

ThreadLocal常用的使用场景

通常讲JDBC连接保存在ThreadLocal对象中,每个对象都有属于自己的连接,代码如下:

private static ThreadLocal<Connection> connectionHolder
= new ThreadLocal<Connection>() {
    public Connection initialValue() {
       return DriverManager.getConnection(DB_URL);
    }
};

public static Connection getConnection() {
    return connectionHolder.get();
}

参考资料

《Java并发编程实战》

《深入理解JVM》

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

发表于

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

来自专栏栗霖积跬步之旅

2.1synchronized同步方法

由前言: 在第一章已经出现了非线程安全的情况。“非线程安全”其实会发生在多个线程同时对同一个对象中的实例变量进行访问时发生。产生的结果就是脏读(读到被修改过...

21910
来自专栏Java 源码分析

Java多线程JUC

1. volatile 关键字 多线程访问的时候,一个比较严重的问题就是内存不可见,其实在内存访问的时候每一个线程都有一个自己的缓冲区,每次在做修改的时候都是从...

2613
来自专栏Java架构沉思录

ThreadLocal父子线程数据传递方案

介绍InheritableThreadLocal之前,假设对 ThreadLocal 已经有了一定的理解,比如基本概念、原理。在讲解之前我们先列举有关Threa...

1053
来自专栏移动开发面面观

Android并发备忘录

1373
来自专栏无题

ThreadLocal详解

ThreadLocal与synchronized的区别到底在哪里 synchronized这类线程同步的机制可以解决多线程并发问题,在这种解决方案下,多个线程...

2965
来自专栏Java技术交流群809340374

Dubbo服务消费者调用过程

首先通过ReferenceConfig类的private void init()方法会先检查初始化所有的配置信息后,调用private T createProx...

210
来自专栏Java面试通关手册

Java多线程学习(二)synchronized关键字(2)

Java面试通关手册(Java学习指南,欢迎Star,会一直完善下去,欢迎建议和指导):https://github.com/Snailclimb/Java_G...

1806
来自专栏developerHaoz 的安卓之旅

Android 一起来看看 ThreadLocal

ThreadLocal 是一个线程内部的数据存储类,通过它可以在 指定的线程中 存储数据,数据存储以后,只有在指定线程中可以获取到存储的数据,对于其他线程来说则...

432
来自专栏Java架构沉思录

ThreadLocal父子线程数据传递方案(修正篇)

介绍InheritableThreadLocal之前,假设读者对 ThreadLocal 已经有了一定的理解,比如基本概念、原理等。在讲解之前我们先列举有关Th...

1012
来自专栏cmazxiaoma的架构师之路

你应该会的一道多线程笔试题

1793

扫码关注云+社区