(四)java多线程之同步基础ThreadLocal

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引言

之前我们讲到都是多线程共享数据.那么有没有某一个共享的变量,在这变量里面,每个线程都能拥有自己的属性呢?比如说,去旅店开房休息.那么这个旅店就是一个共享的数据,但是每个人开的房间是不一样的.这个要怎么做呢?这里我先试着写一些

例子1

让我们编写一个程序,主线程开启十个子线程,然后每个子线程都做1~100的累加,都是共享同一个List<Integer>,每个线程占有固定的位置进行累加计算

public class TestMain {

    public static class CalcRunnable implements Runnable{
        List<Integer> list ;
        int index;
        public CalcRunnable(List<Integer> list, int index) {
            this.list = list;
            this.index = index;
        }

        @Override
        public void run() {
            for (int i = 1; i <= 100; i++){
                list.set(index, list.get(index) + i);
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        List<Thread> threads = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i ++){
            list.add(0);
            threads.add(new Thread(new CalcRunnable(list,i)));
        }
        for (Thread thread : threads){
            thread.start();
        }

        try {
            Thread.sleep(1500);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list);
    }
}

输出结果为

[5050, 5050, 5050, 5050, 5050, 5050, 5050, 5050, 5050, 5050]

这里每个线程都共享了list,但是也没有使用关键字synchronized进行同步,为什么结果还是正确的呢?原因很简单,那就是每个线程都使用固定的索引进行计算,互不干扰.所以结果不会受其他线程影响的.

例子2

现在把上面的例子中的List<Integer>改为Map<Thread,Integer>来做累加

public class TestMain1 {

    public static class CalcRunnable implements Runnable{
        Map<Thread,Integer> map;
        public CalcRunnable(Map<Thread,Integer> map) {
            this.map = map;
        }

        @Override
        public void run() {
            Thread self = Thread.currentThread();
            for (int i = 1; i <= 100; i++){
                map.put(self, map.get(self) + i);
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Map<Thread,Integer> map = new HashMap<>();
        List<Thread> threads = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i ++){
            Thread thread = new Thread(new CalcRunnable(map));
            map.put(thread,0);
            threads.add(thread);
        }
        for (Thread thread : threads){
            thread.start();
        }

        try {
            Thread.sleep(1500);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(map);
    }
}

运行结果

{Thread[Thread-1,5,]=5050, Thread[Thread-3,5,]=5050, Thread[Thread-6,5,]=5050, Thread[Thread-0,5,]=5050, Thread[Thread-8,5,]=5050, Thread[Thread-5,5,]=5050, Thread[Thread-7,5,]=5050, Thread[Thread-2,5,]=5050, Thread[Thread-4,5,]=5050, Thread[Thread-9,5,]=5050}

结果也是完全正确,道理跟上面的例子一样,每个线程虽然共用同一个数据map,但实际上每个线程都是用map中特定的那个元素

例子3

其实用map还有一种更简单的方式,那就是今天要讲的ThreadLocal,不废话,看例子

public class TestMain3 {

    public static class CalcRunnable implements Runnable{
        ThreadLocal<Integer> threadLocal;
        public CalcRunnable(ThreadLocal<Integer> threadLocal) {
            this.threadLocal = threadLocal;
        }

        @Override
        public void run() {
            threadLocal.set(0);//设置默认值
            for (int i = 1; i <= 100; i++){
                threadLocal.set(threadLocal.get() + i);
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 的计算结果为: " + threadLocal.get());
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<>();
        List<Thread> threads = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i ++){
            Thread thread = new Thread(new CalcRunnable(threadLocal));
            threads.add(thread);
        }
        for (Thread thread : threads){
            thread.start();
        }
    }
}

运行结果

Thread-0 的计算结果为: 5050
Thread-5 的计算结果为: 5050
Thread-1 的计算结果为: 5050
Thread-4 的计算结果为: 5050
Thread-7 的计算结果为: 5050
Thread-6 的计算结果为: 5050
Thread-3 的计算结果为: 5050
Thread-2 的计算结果为: 5050
Thread-8 的计算结果为: 5050
Thread-9 的计算结果为: 5050

原理,其实就是跟例子2的Map<Thread,Integer>,在ThreadLocal中实现了一个ThreadLocalMap内部类,然后在调用ThreadLocal.get和ThreadLocal.set的时候,其实要获取当前线程去做相应的操作.

总结

如果以后大家想让多线程共享一个变量,但又不想互相影响的时候,那么首选ThreadLocal.因为对比上面三个例子,发现使用ThreadLocal是最简单的,而且不容易出错的.比如在web开发中,可以在多线程中存放session,或者数据库连接池的时候,也可以使用ThreadLocal在存放数据库连接.

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