前言
到底什么是線程的不安全?為什么會存在線程的不安全?線程的不安全其實就是多個線程並發的去操作同一共享變量沒用做同步所產生意料之外的結果。那是如何體現出來的呢?我們看下面的一個非常經典的例子:兩個操作員同時操作同一個銀行賬戶,A操作員存錢,100B操作員取錢50。我們看一下流程。
兩個操作員同時處理,沒用做同步這個時候我們發現銀行賬戶最終余額剩余950元,在我們想的最終結果銀行賬戶應該剩余1000+100-50=1050元,在執行過程中我們沒有加鎖,最終導致了運行結果偏離預期。那么如何解決的?一般的解決措施就是加鎖,加同步鎖所以這就需要使用者一定要知道鎖是什么。我們來看一下加鎖之后的效果是不是我們所預期的。
在添加同步鎖后我們可以看到,A操作員和B操作員同時去操作賬戶,但是A先搶占到資源,所以B就只能等待A操作員釋放鎖才能去操作銀行賬戶,那么最終結果是我們所預期的嗎?答案是的。
同步的話一般都是加鎖,如果現在我想創建多個線程每個線程都是訪問的自己的變量呢?各個線程之間毫無關聯?
答案是有的。
ThreadLocal問題
ThreadLocal
是JDK提供的,它提供了線程本地變量。什么是線程本地變量呢?其實就是你創建了一個Threadlocal
變量,每個訪問Threadlocal
變量的線程都有一個本地副本。我們看下面的圖:
從上面看出你創建一個
ThreadLocal
變量,每個訪問該的線程都會復制到自己的本地,所以線程操作的都是本地的副本,這也就是說每個線程都是操作的自己本地的變量,那就完美的避免了線程安全的問題。
在這里還有一個問題。我在寫這篇文章的時候看過很多文章,總的來說就是ThreadLocal
就是為了解決多線程並發問題而提供的一種方法,還有一種解釋就是ThreadLocal
的最終目的就是為了解決多線程訪問共享資源所產生的。真的對嗎?ThreadLocal
並沒有共享那么從何而來的同步呢?
自己的想法
在看了Java並發編程之美
后我所理解的Threadlocal
提供了線程本地變量的副本,每個線程實際操作的時自己本地的變量副本,也就是說該變量副本只能當前線程訪問,就不存在多個線程共享的問題,從Threadlocal
名字我們也能看出本地線程
。那那那它也就不存在去解決並發問題了。
如何使用
我們來看下面的例子。
輸出結果:
Thread[Thread-1,5,main]57
Thread[Thread-0,5,main]75
創建了兩個線程,它們都在threadlocal
上面都set了一個隨機數,我們看最后得輸出結果每個都是不同得值,那么我們如果把threadlocal
替換成一個集合會發生什么,由於兩個線程時上個線程生成的隨機數57會被第二個線程覆蓋掉,而在Threadlocal
中兩個線程都是操作的自己的本地副本,那么兩個線程互不影響都無法操控到對方的數據,因此它們存取的都是不同的值。
實現原理
那么Threadlocal
是如何實現的呢?在研究Threadlocal
的實現原理我們先看一下Thread
的內部屬性。
- threadLocals 此線程保存的
Threadlocal
的值
inheritableThreadLocals等到后面再說。
在Thread
的內部屬性中我們看到了這兩個默認為null的屬性,threadLocals用來保存Threadlocal
的本地副本,默認是為null只有調用Threadlocal
的set時才會創建。也就是說Threadlocal
就類似一個工具,它的作用就是把value的值通過set存在線程每個線程的threadLocals 中,只要線程一直存在threadLocals 也就一直存在。所以當不需要使用本地變量的時候可以調用Threadlocal
的remove來清空本地變量。而threadLocals 為什么繼承魚ThreadLocalMap呢?ThreadLocalMap是一個定制的HashMap,而使用Map的原因就是可以每個線程關聯多個Threadlocal
變量。
set方法
我們來看一下set方法是如何實現的。
可以看出流程非常簡單,首先獲取當前線程然后在進行下一步操作,我們在看一下getMap做了什么
getMap主要就是返回了當前threadLocals的屬性。那如果map為空呢?
如果map為空的話就直接創建一個新的ThreadLocalMap。
我們來看一下流程圖。
get方法
看一下Get方法
首先根據當前線程獲取實例如果存在就返回,如果不存在就先初始化一個空值,然后判斷如果當前threadLoacals不為空就直接set一個空,否則就創建一個變量。
remove方法
remove方法相對來說比較簡單。
總結
Threadlocal
的實現原理其實就是通過set把value set到線程的threadlocals屬性中,threadlocals
類型是Map其中的Key就是Threadlocal
的this引用,value就是我們所set的值,如果當前線程不銷毀的話threadlocals
會一直存在。一直存在的話可能會造成內存溢出,所以使用完之后盡量remove一下。不過在這里又有一個問題那就是如果我的線程想要讀取主線程的變量要怎么做?我們上面的例子都是設置的新創建的線程,那么現在我在主線程中set一個值,這個時候我在新創建的線程中可以讀取到嗎?答案是不可以,因為Threadlocal
不支持繼承性。
我們看下面的例子:
輸出結果:
Thread[Thread-0,5,main]====null
也就是說Threadlocal
不支持繼承性,主線程設置了值,在子線程中是獲取不到的。那我現在想要獲取主線程里面的值要怎么做?
Threadlocal
是實現不了的,不過Threadlocal
有一個子類可以實現。InheritableThreadLocal
,InheritableThreadLocal
是Threadlocal
的實現,我們來看一個簡單的例子。
輸出結果:
Thread[Thread-0,5,main]====1000
運行結果發現子線程是可以獲取到主線程設置的值的,那它是如何實現的?
我們看一下代碼實現:
InheritableThreadLocal
是繼承Threadlocal
的,並且把threadlocals
給替換成inheritableThreadLocals
了所以上面的inheritableThreadLocals
我要留在最后說,那么替換成inheritableThreadLocals
后子線程就可以獲取到主線程設置的屬性了嗎?我們在看一下Thread的實現。
看Thread
的初始化方法可以看出,先獲取了當前線程(主線程)判斷主線程的inheritableThreadLocals
不為空的話就調用createInheritedMap方法賦值給子線程中的inheritableThreadLocals
。具體這里解釋太多。有機會在寫一篇文章來解釋。