ThreadLocal 解決多線程變量共享問題

gplane 發布于2019-08-16 10:31 / 1908人閱讀

摘要：設置當前線程的局部變量副本的變量值為指定值。示例首先，我們來看看不考慮多線程共享數據的情況。使用保存對象的局部變量。各線程間同時操作自己的變量，相互間沒有影響。采用以空間換時間方式，為每一個線程都提供一份變量，各線程間同時訪問互不影響。

1. ThreadLocal

ThreadLocal 不是一個線程，而是一個線程的本地化對象。當某個變量在使用 ThreadLocal 進行維護時，ThreadLocal 為使用該變量的每個線程分配了一個獨立的變量副本，每個線程可以自行操作自己對應的變量副本，而不會影響其他線程的變量副本。

2. API 方法

ThreadLocal 的 API 提供了如下的 4 個方法。

1）protected T initialValue()

返回當前線程的局部變量副本的變量初始值。

2）T get()

返回當前線程的局部變量副本的變量值，如果此變量副本不存在，則通過 initialValue() 方法創建此副本并返回初始值。

3）void set(T value)

設置當前線程的局部變量副本的變量值為指定值。

4）void remove()

刪除當前線程的局部變量副本的變量值。

在實際使用中，我們一般都要重寫 initialValue() 方法，設置一個特定的初始值。

2.1 示例

首先，我們來看看不考慮多線程共享數據的情況。

現在有小明、小剛、小紅三人在同一家銀行，分別向各自賬戶存入 200 元錢：

package com.wuxianjiezh.demo.threadpool;

public class MainTest {

    public static void main(String[] args) {
        Bank bank = new Bank();
        Thread xMThread = new Thread(() -> bank.deposit(200), "小明");
        Thread xGThread = new Thread(() -> bank.deposit(200), "小剛");
        Thread xHThread = new Thread(() -> bank.deposit(200), "小紅");
        xMThread.start();
        xGThread.start();
        xHThread.start();
    }
}

class Bank {

    private int money = 1000;

    public void deposit(int money) {
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(threadName + "--當前賬戶余額為：" + this.money);
        this.money += money;
        System.out.println(threadName + "--存入 " + money + " 后賬戶余額為：" + this.money);
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

運行結果：

小明--當前賬戶余額為：1000
小紅--當前賬戶余額為：1000
小紅--存入 200 后賬戶余額為：1400
小剛--當前賬戶余額為：1000
小剛--存入 200 后賬戶余額為：1600
小明--存入 200 后賬戶余額為：1200

結果是除了小明存錢和自己賬戶余額能對上外，小剛和小紅也都只存了 200，但他們的賬戶余額分別多了 200 和 400？

這是因為多個線程共享了同一個實例對象的局部變量所致。

使用 ThreadLocal 保存對象的局部變量。

package com.wuxianjiezh.demo.threadpool;

import java.util.function.Supplier;

public class MainTest {

    public static void main(String[] args) {
        Bank bank = new Bank();
        Thread xMThread = new Thread(() -> bank.deposit(200), "小明");
        Thread xGThread = new Thread(() -> bank.deposit(200), "小剛");
        Thread xHThread = new Thread(() -> bank.deposit(200), "小紅");
        xMThread.start();
        xGThread.start();
        xHThread.start();
    }
}

class Bank {

    // 初始化賬戶余額為 100
    ThreadLocal account = ThreadLocal.withInitial(new Supplier() {
        @Override
        public Integer get() {
            return 1000;
        }
    });

    public void deposit(int money) {
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(threadName + "--當前賬戶余額為：" + account.get());
        account.set(account.get() + money);
        System.out.println(threadName + "--存入 " + money + " 后賬戶余額為：" + account.get());
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

運行結果：

小明--當前賬戶余額為：1000
小紅--當前賬戶余額為：1000
小紅--存入 200 后賬戶余額為：1200
小剛--當前賬戶余額為：1000
小剛--存入 200 后賬戶余額為：1200
小明--存入 200 后賬戶余額為：1200

可以看到，我們要的效果達到了。各線程間同時操作自己的變量，相互間沒有影響。

3. ThreadLocal 與 Thread 同步機制的比較

同步機制采用了以時間換空間方式，通過對象鎖保證在同一個時間，對于同一個實例對象，只有一個線程訪問。

ThreadLocal 采用以空間換時間方式，為每一個線程都提供一份變量，各線程間同時訪問互不影響。

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