Java并发编程示例(九)：本地线程变量的使用
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：
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：
@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：
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：
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：
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：
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：
@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：
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：
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：
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：
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：
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：
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();
}
}
}
}