使用ThreadLocal解决多线程的并发问题

 

早在JDK 1.2的版本中就提供java.lang.ThreadLocal，ThreadLocal为解决多线程程序的并发问题提供了一种新的思路。使用这个工具类可以很简洁地编写出优美的多线程程序。

当使用ThreadLocal维护变量时，ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本。

从线程的角度看，目标变量就象是线程的本地变量，这也是类名中“Local”所要表达的意思。

ThreadLocal的接口方法
ThreadLocal类接口很简单，只有4个方法，我们先来了解一下：

    * void set(Object value)

设置当前线程的线程局部变量的值。

    * public Object get()

该方法返回当前线程所对应的线程局部变量。

    * public void remove()

将当前线程局部变量的值删除，目的是为了减少内存的占用，该方法是JDK 5.0新增的方法。需要指出的是，当线程结束后，对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收，所以显式调用该方法清除线程的局部变量并不是必须的操作，但它可以加快内存回收的速度。

    * protected Object initialValue()

返回该线程局部变量的初始值，该方法是一个protected的方法，显然是为了让子类覆盖而设计的。这个方法是一个延迟调用方法，在线程第1次调用get()或set(Object)时才执行，并且仅执行1次。ThreadLocal中的缺省实现直接返回一个null。

在JDK5.0中，ThreadLocal已经支持泛型，该类的类名已经变为ThreadLocal<T>。API方法也相应进行了调整，新版本的API方法分别是void set(T value)、T get()以及T initialValue()。

ThreadLocal是如何做到为每一个线程维护变量的副本的呢？其实实现的思路很简单：在ThreadLocal类中有一个Map，用于存储每一个线程的变量副本，Map中元素的键为线程对象，而值对应线程的变量副本。

（1）数字生成器

 

//数字生成器。该类对象将被多个线程共享。public class NumCreator implements INumCreator { private int nextNum;//当前生成的数字 public NumCreator() { nextNum=0; } public int getNextNum() { return nextNum++; }} 

 

（2）使用数字生成器的线程

//使用数字生成器对象的线程。public class DemoThread extends Thread { private INumCreator creator; public DemoThread(NumCreator creator) { this.creator=creator; } public void run() { //使用数字生成器生成三个数字 for (int i = 0; i < 3; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "print num:"+creator.getNextNum()); } }} 

 

（3）main函数 

 

public class DemoMain { public static void main(String[] args) { //三个线程共享同一个资源 NumCreator creator=new NumCreator(); DemoThread thread1=new DemoThread(creator); DemoThread thread2=new DemoThread(creator); DemoThread thread3=new DemoThread(creator); thread1.start(); thread2.start(); thread3.start();}} 

 

 

可能的结果：

　　　Thread-0print num:0
        Thread-0print num:1
        Thread-0print num:2
        Thread-1print num:3
        Thread-1print num:4
        Thread-1print num:5
        Thread-2print num:6
        Thread-2print num:7
        Thread-2print num:8 

 

 

可以看出，每个线程得到的数字是不同的。 因为三个线程共享同一个数字生成器。一个线程的运行会影响其他线程的结果。

修改程序：

（1）自定义ThreadLocal

public class DemoThreadLocal extends ThreadLocal { //重写initialValue protected Object initialValue() { // TODO 自动生成方法存根 return new Integer(0); }} 

 

（2） 使用ThreadLocal的数字生成器 

public class NumCreator2 implements INumCreator { private static DemoThreadLocal threadLocal=new DemoThreadLocal(); public NumCreator2() { } public int getNextNum() { int num= ((Integer)threadLocal.get()).intValue(); threadLocal.set(new Integer(num+1)); return num; } 

 

（3）置换线程的数字生成器 

//使用数字生成器对象的线程。public class DemoThread extends Thread { public DemoThread(NumCreator2 creator) { this.creator=creator; } public void run() { //使用数字生成器生成三个数字 for (int i = 0; i < 3; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "print num:"+creator.getNextNum()); } }} 

 

（4） 重写main

 

public static void main(String[] args) { //三个线程共享同一个资源 NumCreator2 creator2=new NumCreator2(); DemoThread thread4=new DemoThread(creator2); DemoThread thread5=new DemoThread(creator2); DemoThread thread6=new DemoThread(creator2); thread4.start(); thread5.start(); thread6.start(); } 

 

 结果：

　　　Thread-0print num:0
        Thread-0print num:1
        Thread-0print num:2
        Thread-1print num:0
        Thread-1print num:1
        Thread-1print num:2
        Thread-2print num:0
        Thread-2print num:1
        Thread-2print num:2