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Java 多线程并发解决方案

2022年08月05日 06:54:58Java技术4


Java 多线程并发编程会有许多不同的问题,主要有如下问题的应用:


  1. 多线程读写共享数据同步问题
  2. 并发读数据,保持各个线程读取到的数据一致性的问题。

解决方案:

  1. synchronized关键字和Lock并发锁:主要解决多线程共享数据同步问题。 
  2. ThreadLocal主要解决多线程中数据因并发产生不一致问题。

ThreadLocal与synchronized有本质的区别:

 synchronized是利用锁的机制,使变量或代码块在某一时该只能被一个线程访问。
而ThreadLocal为每一个线程都提供了变量的副本,使得每个线程在某一时间访问到的并不是同一个对象,这样就隔离了多个线程对数据的数据共享。

ThreadLocal与synchronized有本质的区别:
 synchronized是利用锁的机制,使变量或代码块在某一时该只能被一个线程访问。而ThreadLocal为每一个线程都提供了变量的副本,使得每个线程在某一时间访问到的并不是同一个对象,这样就隔离了多个线程对数据的数据共享。而Synchronized却正好相反,它用于在多个线程间通信时能够获得数据共享。

ThreadLocal与synchronized有本质的区别:
 synchronized是利用锁的机制,使变量或代码块在某一时该只能被一个线程访问。而ThreadLocal为每一个线程都提供了变量的副本,使得每个线程在某一时间访问到的并不是同一个对象,这样就隔离了多个线程对数据的数据共享。而Synchronized却正好相反,它用于在多个线程间通信时能够获得数据共享。

ThreadLocal是什么?

早在JDK 1.2的版本中就提供java.lang.ThreadLocal,ThreadLocal为解决多线程程序的并发问题提供了一种新的思路。使用这个工具类可以很简洁地编写出优美的多线程程序。

ThreadLocal很容易让人望文生义,想当然地认为是一个“本地线程”。其实,ThreadLocal并不是一个Thread,而是Thread的局部变量,也许把它命名为ThreadLocalVariable更容易让人理解一些。

当使用ThreadLocal维护变量时,ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本,所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本,而不会影响其它线程所对应的副本。

从线程的角度看,目标变量就象是线程的本地变量,这也是类名中“Local”所要表达的意思。

线程局部变量并不是Java的新发明,很多语言(如IBM IBM XL FORTRAN)在语法层面就提供线程局部变量。在Java中没有提供在语言级支持,而是变相地通过ThreadLocal的类提供支持。

所以,在Java中编写线程局部变量的代码相对来说要笨拙一些,因此造成线程局部变量没有在Java开发者中得到很好的普及。

ThreadLocal的接口方法

ThreadLocal类接口很简单,只有4个方法,我们先来了解一下:

void set(Object value)
设置当前线程的线程局部变量的值。

public Object get()
该方法返回当前线程所对应的线程局部变量。

public void remove()
将当前线程局部变量的值删除,目的是为了减少内存的占用,该方法是JDK 5.0新增的方法。需要指出的是,当线程结束后,对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收,所以显式调用该方法清除线程的局部变量并不是必须的操作,但它可以加快内存回收的速度。

protected Object initialValue()
返回该线程局部变量的初始值,该方法是一个protected的方法,显然是为了让子类覆盖而设计的。这个方法是一个延迟调用方法,在线程第1次调用get()或set(Object)时才执行,并且仅执行1次。ThreadLocal中的缺省实现直接返回一个null。

 

值得一提的是,在JDK5.0中,ThreadLocal已经支持泛型,该类的类名已经变为ThreadLocal<T>。API方法也相应进行了调整,新版本的API方法分别是void set(T value)、T get()以及T initialValue()。

ThreadLocal是如何做到为每一个线程维护变量的副本的呢?其实实现的思路很简单:在ThreadLocal类中有一个Map,用于存储每一个线程的变量副本,Map中元素的键为线程对象,而值对应线程的变量副本。我们自己就可以提供一个简单的实现版本:


<span style="font-size:18px;">// 代码清单1 SimpleThreadLocal
class SimpleThreadLocal {
    private Map valueMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
    public void set(Object newValue) {
        valueMap.put(Thread.currentThread(), newValue);// ①键为线程对象,值为本线程的变量副本
    }
    public Object get() {
        Thread currentThread = Thread.currentThread();
        Object o = valueMap.get(currentThread);// ②返回本线程对应的变量
        if (o == null && !valueMap.containsKey(currentThread)) {// ③如果在Map中不存在,放到Map
            // 中保存起来。
            o = initialValue();
            valueMap.put(currentThread, o);
        }
        return o;
    }
    public void remove() {
        valueMap.remove(Thread.currentThread());
    }
    public Object initialValue() {
        return null;
    }
}</span>

虽然代码清单9?3这个ThreadLocal实现版本显得比较幼稚,但它和JDK所提供的ThreadLocal类在实现思路上是相近的。

一个TheadLocal实例


<span style="font-size:18px;">package threadLocalDemo;
public class SequenceNumber {
    // ①通过匿名内部类覆盖ThreadLocal的initialValue()方法,指定初始值
    private static ThreadLocal<Integer> seqNum = new ThreadLocal<Integer>() {
        public Integer initialValue() {
            return 0;
        }
    };
    // ②获取下一个序列值
    public int getNextNum() {
        seqNum.set(seqNum.get() + 1);
        return seqNum.get();
    }
    public static void main(String[] args)
    {
        SequenceNumber sn = new SequenceNumber();
        // ③ 3个线程共享sn,各自产生序列号
        TestClient t1 = new TestClient(sn);
        TestClient t2 = new TestClient(sn);
        TestClient t3 = new TestClient(sn);
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
    private static class TestClient extends Thread
    {
        private SequenceNumber sn;
        public TestClient(SequenceNumber sn) {
            this.sn = sn;
        }
        public void run()
        {
            for (int i = 0; i < 3; i++) {
                // ④每个线程打出3个序列值
                System.out.println("thread[" + Thread.currentThread().getName()+"] sn[" + sn.getNextNum() + "]");
            }
        }
    }
}</span>



参考文献:
  1. http://www.xuebuyuan.com/1628079.html
  2. http://blog.sina.com.cn/s/blog_5204918b0100d044.html
ThreadLocal与synchronized有本质的区别:
 synchronized是利用锁的机制,使变量或代码块在某一时该只能被一个线程访问。而ThreadLocal为每一个线程都提供了变量的副本,使得每个线程在某一时间访问到的并不是同一个对象,这样就隔离了多个线程对数据的数据共享。而Synchronized却正好相反,它用于在多个线程间通信时能够获得数据共享。

作者:亚瑟-灰太狼
来源链接:https://blog.csdn.net/langjian2012/article/details/44540945

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