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ThreadLocal是怎么解決并發安全的?

更新時間:2023-04-12 來源:黑馬程序員 瀏覽量:

IT培訓班

  ThreadLocal是Java中一種線程封閉技術,它提供了一種線程本地變量的機制,使得每個線程都擁有一個獨立的變量副本,這樣可以避免多個線程訪問同一個變量時產生的并發問題。

  ThreadLocal的實現機制是,每個線程都有一個ThreadLocalMap實例,ThreadLocalMap中存儲了當前線程所持有的所有ThreadLocal對象以及對應的變量副本。當需要獲取變量副本時,當前線程會先獲取ThreadLocal對象,然后通過ThreadLocal對象獲取對應的變量副本。

  以下是一個簡單的示例代碼,展示了如何使用ThreadLocal解決多線程并發訪問同一個變量時產生的并發問題:

public class ThreadLocalDemo {

    private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<Integer>() {
        @Override
        protected Integer initialValue() {
            return 0; // 設置初始值為0
        }
    };

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    int num = threadLocal.get(); // 獲取變量副本
                    num += 5;
                    threadLocal.set(num); // 更新變量副本
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + num);
                }
            }).start();
        }
    }
}

  在這個示例中,我們創建了一個ThreadLocal對象,然后在每個線程中獲取對應的變量副本,對其進行操作后再更新變量副本。由于每個線程都擁有自己的變量副本,因此對變量的操作不會影響其他線程,從而解決了并發安全問題。

  ThreadLocal提供的線程本地變量機制,可以使得每個線程都有自己的變量副本,從而避免了多線程并發訪問同一個變量所帶來的安全問題。其實現方式是,每個線程都會持有一個ThreadLocalMap對象,該對象中存儲了當前線程所持有的所有ThreadLocal對象以及對應的變量副本。

  當一個線程調用ThreadLocal的get()方法時,實際上是先獲取當前線程持有的ThreadLocalMap對象,然后根據當前ThreadLocal對象的hashCode值作為key,從ThreadLocalMap中獲取對應的變量副本。如果ThreadLocalMap中不存在對應的變量副本,則會調用ThreadLocal的initialValue()方法創建一個新的變量副本,并將其存儲到ThreadLocalMap中。如果存在,則直接返回對應的變量副本。

  當一個線程調用ThreadLocal的set()方法時,同樣是先獲取當前線程持有的ThreadLocalMap對象,然后將當前ThreadLocal對象的hashCode值作為key,將傳入的值作為value,存儲到ThreadLocalMap中。由于每個線程都擁有自己的ThreadLocalMap對象,因此不會出現多線程同時訪問同一個變量副本的問題。

  接下來我們通過一段復雜一些的代碼,來演示如何使用ThreadLocal實現一個線程安全的計數器:

public class Counter {
    private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<Integer>() {
        @Override
        protected Integer initialValue() {
            return 0; // 設置初始值為0
        }
    };

    public static int getCount() {
        int count = threadLocal.get(); // 獲取變量副本
        count++; // 對變量進行操作
        threadLocal.set(count); // 更新變量副本
        return count;
    }
}

  在這個示例中,我們使用了一個靜態的ThreadLocal對象作為計數器的實現。通過getCount()方法獲取計數器的值時,先獲取當前線程持有的ThreadLocalMap對象,然后根據ThreadLocal對象的hashCode值作為key,從ThreadLocalMap中獲取對應的變量副本,對其進行操作后再更新變量副本。

  由于每個線程都擁有自己的變量副本,因此不會出現多線程并發訪問同一個變量的問題。這樣就可以實現線程安全的計數器了。

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