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服務器之家 - 編程語言 - JAVA教程 - Java并發編程示例(九)：本地線程變量的使用

Java并發編程示例(九)：本地線程變量的使用

2019-12-06 14:11junjie JAVA教程

這篇文章主要介紹了Java并發編程示例(九)：本地線程變量的使用,有時,我們更希望能在線程內單獨使用,而不和其他使用同一對象啟動的線程共享,Java并發接口提供了一種很清晰的機制來滿足此需求,該機制稱為本地線程變量,需要的朋

共享數據是并發程序最關鍵的特性之一。對于無論是繼承Thread類的對象，還是實現Runnable接口的對象，這都是一個非常周重要的方面。

如果創建了一個實現Runnable接口的類的對象，并使用該對象啟動了一系列的線程，則所有這些線程共享相同的屬性。換句話說，如果一個線程修改了一個屬性，則其余所有線程都會受此改變的影響。

有時，我們更希望能在線程內單獨使用，而不和其他使用同一對象啟動的線程共享。Java并發接口提供了一種很清晰的機制來滿足此需求，該機制稱為本地線程變量。該機制的性能也非常可觀。

知其然

按照下面所示步驟，完成示例程序。

1.首先，實現一個有上述問題的程序。創建一個名為UnsafeTask的類，并且實現Runnable接口。在類中聲明一個java.util.Date類型的私有屬性。代碼如下：

復制代碼代碼如下:

public class UnsafeTask implements Runnable {
    private Date startDate;

 

2.實現UnsafeTask的run()方法，該方法實例化startDate屬性，并將其值輸出到控制臺上。休眠隨機一段時間，然后再次將startDate屬性的值輸出到控制臺上。代碼如下：

 

復制代碼代碼如下:


@Override
public void run() {
    startDate = new Date();
    System.out.printf("Starting Thread: %s : %s\n",
            Thread.currentThread().getId(), startDate);

 

    try {
        TimeUnit.SECONDS.sleep((int) Math.rint(Math.random() * 10));
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }

    System.out.printf("Thread Finished: %s : %s\n",
            Thread.currentThread().getId(), startDate);
}

 

3.實現問題程序的主類。創建一個帶有main()方法的類，UnsafeMain。在main()方法中，創建一個UnsafeTask對象，并使用該對象來創建10個Thread對象，來啟動10個線程。在每個線程中間，休眠2秒鐘。代碼如下：

 

復制代碼代碼如下:

public class UnsafeMain {
    public static void main(String[] args) {
        UnsafeTask task = new UnsafeTask();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Thread thread = new Thread(task);
            thread.start();
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

 

4.從上面的邏輯來看，每個線程都有一個不同的啟動時間。但是，根據下面的輸出日志來看，出現了好多相同的時間值。如下：

 

復制代碼代碼如下:

Starting Thread: 9 : Sun Sep 29 23:31:08 CST 2013
Starting Thread: 10 : Sun Sep 29 23:31:10 CST 2013
Starting Thread: 11 : Sun Sep 29 23:31:12 CST 2013
Starting Thread: 12 : Sun Sep 29 23:31:14 CST 2013
Thread Finished: 9 : Sun Sep 29 23:31:14 CST 2013
Starting Thread: 13 : Sun Sep 29 23:31:16 CST 2013
Thread Finished: 10 : Sun Sep 29 23:31:16 CST 2013
Starting Thread: 14 : Sun Sep 29 23:31:18 CST 2013
Thread Finished: 11 : Sun Sep 29 23:31:18 CST 2013
Starting Thread: 15 : Sun Sep 29 23:31:20 CST 2013
Thread Finished: 12 : Sun Sep 29 23:31:20 CST 2013
Starting Thread: 16 : Sun Sep 29 23:31:22 CST 2013
Starting Thread: 17 : Sun Sep 29 23:31:24 CST 2013
Thread Finished: 17 : Sun Sep 29 23:31:24 CST 2013
Thread Finished: 15 : Sun Sep 29 23:31:24 CST 2013
Thread Finished: 13 : Sun Sep 29 23:31:24 CST 2013
Starting Thread: 18 : Sun Sep 29 23:31:26 CST 2013
Thread Finished: 14 : Sun Sep 29 23:31:26 CST 2013
Thread Finished: 18 : Sun Sep 29 23:31:26 CST 2013
Thread Finished: 16 : Sun Sep 29 23:31:26 CST 2013

 

5.如前文所示，我們準備使用本地線程變量（the thread-local variables）機制來解決這個問題。

6.創建一個名為SafeTask的類，并且實現Runnable接口。代碼如下：

復制代碼代碼如下:

public class SafeTask implements Runnable {


7.聲明一個ThreadLocal<Date>類型的對象，該對象實例化時，重寫了initialValue()方法，在該方法中返回實際的日期值。代碼如下：

復制代碼代碼如下:

private static ThreadLocal<Date> startDate = new
        ThreadLocal<Date>() {
            @Override
            protected Date initialValue() {
                return new Date();
            }
        };

 

8.實現SafeTask類的run()方法。該方法和UnsafeTask的run()方法一樣，只是startDate屬性的方法方式稍微調整一下。代碼如下：

復制代碼代碼如下:


@Override
public void run() {
    System.out.printf("Starting Thread: %s : %s\n",
            Thread.currentThread().getId(), startDate.get());

 

    try {
        TimeUnit.SECONDS.sleep((int) Math.rint(Math.random() * 10));
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }

    System.out.printf("Thread Finished: %s : %s\n",
            Thread.currentThread().getId(), startDate.get());
}

 

9.該安全示例的主類和非安全程序的主類基本相同，只是需要將UnsafeTask修改為SafeTask即可。具體代碼如下：

 

復制代碼代碼如下:

public class SafeMain {
    public static void main(String[] args) {
        SafeTask task = new SafeTask();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Thread thread = new Thread(task);
            thread.start();
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

 

10.運行程序，分析兩次輸入的不同之處。

為了規范類的命名，本文中主類的命名和原文稍有不同。另外，原文程序和文字敘述不一致。應該是一個筆誤。

知其所以然

下面是安全示例的執行結果。從結果中，可以很容易地看出，每個線程都有一個屬于各自線程的startDate屬性值。程序輸入如下：

復制代碼代碼如下:

Starting Thread: 9 : Sun Sep 29 23:52:17 CST 2013
Starting Thread: 10 : Sun Sep 29 23:52:19 CST 2013
Starting Thread: 11 : Sun Sep 29 23:52:21 CST 2013
Thread Finished: 10 : Sun Sep 29 23:52:19 CST 2013
Starting Thread: 12 : Sun Sep 29 23:52:23 CST 2013
Thread Finished: 11 : Sun Sep 29 23:52:21 CST 2013
Starting Thread: 13 : Sun Sep 29 23:52:25 CST 2013
Thread Finished: 9 : Sun Sep 29 23:52:17 CST 2013
Starting Thread: 14 : Sun Sep 29 23:52:27 CST 2013
Starting Thread: 15 : Sun Sep 29 23:52:29 CST 2013
Thread Finished: 13 : Sun Sep 29 23:52:25 CST 2013
Starting Thread: 16 : Sun Sep 29 23:52:31 CST 2013
Thread Finished: 14 : Sun Sep 29 23:52:27 CST 2013
Starting Thread: 17 : Sun Sep 29 23:52:33 CST 2013
Thread Finished: 12 : Sun Sep 29 23:52:23 CST 2013
Thread Finished: 16 : Sun Sep 29 23:52:31 CST 2013
Thread Finished: 15 : Sun Sep 29 23:52:29 CST 2013
Starting Thread: 18 : Sun Sep 29 23:52:35 CST 2013
Thread Finished: 17 : Sun Sep 29 23:52:33 CST 2013
Thread Finished: 18 : Sun Sep 29 23:52:35 CST 2013

 

線程本地變量為每個線程存儲了一個屬性的副本。可以使用ThreadLocal的get()方法獲取變量的值，使用set()方法設置變量的值。如果第一次訪問線程本地變量，并且該變量還沒有賦值，則調用initialValue()方法為每個線程初始化一個值。

永無止境

ThreadLocal類還提供了remove()方法，來刪掉調用該方法的線程中存儲的本地變量值。

另外，Java并發API還提供了InheritableThreadLocal類，讓子線程可以接收所有可繼承的線程局部變量的初始值，以獲得父線程所具有的值。如果線程A有一個線程本地變量，當線程A創建線程B時，則線程B將擁有和線程A一樣的線程本地變量。還可以重寫childValue()，來初始化子線程的線程本地變量。該方法將接受從父線程以參數形式傳遞過來的線程本地變量的值。

拿來主義

本文是從 《Java 7 Concurrency Cookbook》 （D瓜哥竊譯為 《Java7并發示例集》 ）翻譯而來，僅作為學習資料使用。沒有授權，不得用于任何商業行為。

小有所成

下面是本節示例所包含的所有代碼的完整版。

UnsafeTask類的完整代碼：

 

復制代碼代碼如下:


package com.diguage.books.concurrencycookbook.chapter1.recipe9;

 

import java.util.Date;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 不能保證線程安全的例子
 * Date: 2013-09-23
 * Time: 23:58
 */
public class UnsafeTask implements Runnable {
    private Date startDate;

    @Override
    public void run() {
        startDate = new Date();
        System.out.printf("Starting Thread: %s : %s\n",
                Thread.currentThread().getId(), startDate);

        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep((int) Math.rint(Math.random() * 10));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.printf("Thread Finished: %s : %s\n",
                Thread.currentThread().getId(), startDate);
    }
}

 

UnsafeMain類的完整代碼：

 

復制代碼代碼如下:


package com.diguage.books.concurrencycookbook.chapter1.recipe9;

 

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 不安全的線程示例
 * Date: 2013-09-24
 * Time: 00:04
 */
public class UnsafeMain {
    public static void main(String[] args) {
        UnsafeTask task = new UnsafeTask();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Thread thread = new Thread(task);
            thread.start();
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

 

SafeTask類的完整代碼：

 

復制代碼代碼如下:


package com.diguage.books.concurrencycookbook.chapter1.recipe9;

 

import java.util.Date;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 使用線程本地變量保證線程安全
 * Date: 2013-09-29
 * Time: 23:34
 */
public class SafeTask implements Runnable {
    private static ThreadLocal<Date> startDate = new
            ThreadLocal<Date>() {
                @Override
                protected Date initialValue() {
                    return new Date();
                }
            };

    @Override
    public void run() {
        System.out.printf("Starting Thread: %s : %s\n",
                Thread.currentThread().getId(), startDate.get());

        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep((int) Math.rint(Math.random() * 10));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.printf("Thread Finished: %s : %s\n",
                Thread.currentThread().getId(), startDate.get());
    }
}

 

SafeMain類的完整代碼：

 

復制代碼代碼如下:


package com.diguage.books.concurrencycookbook.chapter1.recipe9;

 

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 安全的線程示例
 * Date: 2013-09-24
 * Time: 00:04
 */
public class SafeMain {
    public static void main(String[] args) {
        SafeTask task = new SafeTask();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Thread thread = new Thread(task);
            thread.start();
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

 

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