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

来自专栏码匠的流水账

聊聊rocketmq的DailyRollingFileAppender

本文主要研究一下rocketmq的DailyRollingFileAppender

601
来自专栏菩提树下的杨过

帆软FineReport如何使用程序数据集

大多数情况下,FineReport直接在设计器里使用“数据集查询”,直接写SQL就能满足报表要求,但对于一些复杂的报表,有时候SQL处理并不方便,这时可以把查询...

3359
来自专栏IT开发技术与工作效率

Hibernate一对多保存思考题 Java框架

733
来自专栏小灰灰

Java并发之 volatile & synchronized & ThreadLocal 讲解

Java 之 volatile & synchronized & ThreadLocal 讲解 在并发编程中,基本上离不开这三个东西,如何实现多线程之间的数据...

2036
来自专栏Danny的专栏

Java基础——Map接口

  通常来说,Map是一个由键值对组成的数据结构,且在集合中每个键是唯一的。下面就以K和V来代表键和值,来说明一下java中关于Map的几个问题。

682
来自专栏一枝花算不算浪漫

[Java Collection]List分组之简单应用.

2715
来自专栏码匠的流水账

聊聊flink的CheckpointScheduler

flink-runtime_2.11-1.7.0-sources.jar!/org/apache/flink/runtime/checkpoint/Checkp...

563
来自专栏服务端技术杂谈

InheritableThreadLocal源码阅读

在进行多线程编程时,我们经常需要线程池子线程和父线程进行ThreadLocal信息传递,实现一些业务处理。 先看一个例子 public class App { ...

2654
来自专栏后端之路

SpringBoot之条件注解

背景 之前写过关于Spring和Maven的profile的区别 maven profile VS spring profile 我们可以通过上述的profil...

2985
来自专栏java达人

ConcurrentHashMap使用示例

作者:mononite 链接:https://my.oschina.net/mononite/blog/144329(点击文末阅读原文前往) Concurren...

2158

扫码关注云+社区