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Java并发编程示例(九):本地线程变量的使用

程序员文章站 2024-02-29 23:53:04
共享数据是并发程序最关键的特性之一。对于无论是继承thread类的对象,还是实现runnable接口的对象,这都是一个非常周重要的方面。 如果创建了一个实现runnabl...

共享数据是并发程序最关键的特性之一。对于无论是继承thread类的对象,还是实现runnable接口的对象,这都是一个非常周重要的方面。

如果创建了一个实现runnable接口的类的对象,并使用该对象启动了一系列的线程,则所有这些线程共享相同的属性。换句话说,如果一个线程修改了一个属性,则其余所有线程都会受此改变的影响。

有时,我们更希望能在线程内单独使用,而不和其他使用同一对象启动的线程共享。java并发接口提供了一种很清晰的机制来满足此需求,该机制称为本地线程变量。该机制的性能也非常可观。

知其然

按照下面所示步骤,完成示例程序。

1.首先,实现一个有上述问题的程序。创建一个名为unsafetask的类,并且实现runnable接口。在类中声明一个java.util.date类型的私有属性。代码如下:

复制代码 代码如下:

public class unsafetask implements runnable {
    private date startdate;

2.实现unsafetask的run()方法,该方法实例化startdate属性,并将其值输出到控制台上。休眠随机一段时间,然后再次将startdate属性的值输出到控制台上。代码如下:

复制代码 代码如下:

@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.实现问题程序的主类。创建一个带有main()方法的类,unsafemain。在main()方法中,创建一个unsafetask对象,并使用该对象来创建10个thread对象,来启动10个线程。在每个线程中间,休眠2秒钟。代码如下:

复制代码 代码如下:

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.从上面的逻辑来看,每个线程都有一个不同的启动时间。但是,根据下面的输出日志来看,出现了好多相同的时间值。如下:

复制代码 代码如下:

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,我们准备使用本地线程变量(the thread-local variables)机制来解决这个问题。

6.创建一个名为safetask的类,并且实现runnable接口。代码如下:

复制代码 代码如下:

public class safetask implements runnable {

7.声明一个threadlocal<date>类型的对象,该对象实例化时,重写了initialvalue()方法,在该方法中返回实际的日期值。代码如下:
复制代码 代码如下:

private static threadlocal<date> startdate = new
        threadlocal<date>() {
            @override
            protected date initialvalue() {
                return new date();
            }
        };

8.实现safetask类的run()方法。该方法和unsafetask的run()方法一样,只是startdate属性的方法方式稍微调整一下。代码如下:

复制代码 代码如下:

@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.该安全示例的主类和非安全程序的主类基本相同,只是需要将unsafetask修改为safetask即可。具体代码如下:

复制代码 代码如下:

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.运行程序,分析两次输入的不同之处。

为了规范类的命名,本文中主类的命名和原文稍有不同。另外,原文程序和文字叙述不一致。应该是一个笔误。

知其所以然

下面是安全示例的执行结果。从结果中,可以很容易地看出,每个线程都有一个属于各自线程的startdate属性值。程序输入如下:

复制代码 代码如下:

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

线程本地变量为每个线程存储了一个属性的副本。可以使用threadlocal的get()方法获取变量的值,使用set()方法设置变量的值。如果第一次访问线程本地变量,并且该变量还没有赋值,则调用initialvalue()方法为每个线程初始化一个值。

永无止境

threadlocal类还提供了remove()方法,来删掉调用该方法的线程中存储的本地变量值。

另外,java并发api还提供了inheritablethreadlocal类,让子线程可以接收所有可继承的线程局部变量的初始值,以获得父线程所具有的值。如果线程a有一个线程本地变量,当线程a创建线程b时,则线程b将拥有和线程a一样的线程本地变量。还可以重写childvalue(),来初始化子线程的线程本地变量。该方法将接受从父线程以参数形式传递过来的线程本地变量的值。

拿来主义

本文是从 《java 7 concurrency cookbook》 (d瓜哥窃译为 《java7并发示例集》 )翻译而来,仅作为学习资料使用。没有授权,不得用于任何商业行为。

小有所成

下面是本节示例所包含的所有代码的完整版。

unsafetask类的完整代码:

复制代码 代码如下:

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

import java.util.date;
import java.util.concurrent.timeunit;

/**
 * 不能保证线程安全的例子
 * 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类的完整代码:

复制代码 代码如下:

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

import java.util.concurrent.timeunit;

/**
 * 不安全的线程示例
 * 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类的完整代码:

复制代码 代码如下:

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

import java.util.date;
import java.util.concurrent.timeunit;

/**
 * 使用线程本地变量保证线程安全
 * 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类的完整代码:

复制代码 代码如下:

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

import java.util.concurrent.timeunit;

/**
 * 安全的线程示例
 * 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();
            }
        }
    }
}