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ThreadLocal是怎么解决并发安全的?

更新时间:2023-04-12 来源:黑马程序员 浏览量:

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  ThreadLocal是Java中一种线程封闭技术,它提供了一种线程本地变量的机制,使得每个线程都拥有一个独立的变量副本,这样可以避免多个线程访问同一个变量时产生的并发问题。

  ThreadLocal的实现机制是,每个线程都有一个ThreadLocalMap实例,ThreadLocalMap中存储了当前线程所持有的所有ThreadLocal对象以及对应的变量副本。当需要获取变量副本时,当前线程会先获取ThreadLocal对象,然后通过ThreadLocal对象获取对应的变量副本。

  以下是一个简单的示例代码,展示了如何使用ThreadLocal解决多线程并发访问同一个变量时产生的并发问题:

public class ThreadLocalDemo {

    private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<Integer>() {
        @Override
        protected Integer initialValue() {
            return 0; // 设置初始值为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(); // 获取变量副本
                    num += 5;
                    threadLocal.set(num); // 更新变量副本
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + num);
                }
            }).start();
        }
    }
}

  在这个示例中,我们创建了一个ThreadLocal对象,然后在每个线程中获取对应的变量副本,对其进行操作后再更新变量副本。由于每个线程都拥有自己的变量副本,因此对变量的操作不会影响其他线程,从而解决了并发安全问题。

  ThreadLocal提供的线程本地变量机制,可以使得每个线程都有自己的变量副本,从而避免了多线程并发访问同一个变量所带来的安全问题。其实现方式是,每个线程都会持有一个ThreadLocalMap对象,该对象中存储了当前线程所持有的所有ThreadLocal对象以及对应的变量副本。

  当一个线程调用ThreadLocal的get()方法时,实际上是先获取当前线程持有的ThreadLocalMap对象,然后根据当前ThreadLocal对象的hashCode值作为key,从ThreadLocalMap中获取对应的变量副本。如果ThreadLocalMap中不存在对应的变量副本,则会调用ThreadLocal的initialValue()方法创建一个新的变量副本,并将其存储到ThreadLocalMap中。如果存在,则直接返回对应的变量副本。

  当一个线程调用ThreadLocal的set()方法时,同样是先获取当前线程持有的ThreadLocalMap对象,然后将当前ThreadLocal对象的hashCode值作为key,将传入的值作为value,存储到ThreadLocalMap中。由于每个线程都拥有自己的ThreadLocalMap对象,因此不会出现多线程同时访问同一个变量副本的问题。

  接下来我们通过一段复杂一些的代码,来演示如何使用ThreadLocal实现一个线程安全的计数器:

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

    public static int getCount() {
        int count = threadLocal.get(); // 获取变量副本
        count++; // 对变量进行操作
        threadLocal.set(count); // 更新变量副本
        return count;
    }
}

  在这个示例中,我们使用了一个静态的ThreadLocal对象作为计数器的实现。通过getCount()方法获取计数器的值时,先获取当前线程持有的ThreadLocalMap对象,然后根据ThreadLocal对象的hashCode值作为key,从ThreadLocalMap中获取对应的变量副本,对其进行操作后再更新变量副本。

  由于每个线程都拥有自己的变量副本,因此不会出现多线程并发访问同一个变量的问题。这样就可以实现线程安全的计数器了。

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