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ThreadLocal的设计与使用






  早在Java 1.2推出之时,Java平台中就引入了一个新的支持:java.lang.ThreadLocal,给我们在编写多线程程序时提供了一种新的选择。使用这个工具类可以很简洁地编写出优美的多线程程序,虽然ThreadLocal非常有用,但是似乎现在了解它、使用它的朋友还不多。

  ThreadLocal是什么

  ThreadLocal是什么呢?其实ThreadLocal并非是一个线程的本地实现版本,它并不是一个Thread,而是thread local variable(线程局部变量)。也许把它命名为ThreadLocalVar更加合适。线程局部变量(ThreadLocal)其实的功用非常简单,就是为每一个使用该变量的线程都提供一个变量值的副本,是每一个线程都可以独立地改变自己的副本,而不会和其它线程的副本冲突。从线程的角度看,就好像每一个线程都完全拥有该变量。线程局部变量并不是Java的新发明,在其它的一些语言编译器实现(如IBM XL FORTRAN)中,它在语言的层次提供了直接的支持。因为Java中没有提供在语言层次的直接支持,而是提供了一个ThreadLocal的类来提供支持,所以,在Java中编写线程局部变量的代码相对比较笨拙,这也许是线程局部变量没有在Java中得到很好的普及的一个原因吧。

  ThreadLocal的设计

  首先看看ThreadLocal的接口:

  Object get() ; // 返回当前线程的线程局部变量副本 protected Object initialValue(); // 返回该线程局部变量的当前线程的初始值void set(Object value); // 设置当前线程的线程局部变量副本的值

  ThreadLocal有3个方法,其中值得注意的是initialValue(),该方法是一个protected的方法,显然是为了子类重写而特意实现的。该方法返回当前线程在该线程局部变量的初始值,这个方法是一个延迟调用方法,在一个线程第1次调用get()或者set(Object)时才执行,并且仅执行1次。ThreadLocal中的确实实现直接返回一个null:





protected Object initialValue() { return null; }

  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的副本。比如下面的示例实现:





public class ThreadLocal
{
 private Map values = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
 public Object get()
 {
  Thread curThread = Thread.currentThread();
  Object o = values.get(curThread);
  if (o == null && !values.containsKey(curThread))
  {
   o = initialValue();
   values.put(curThread, o);
  }
  return o;
 }

 public void set(Object newValue)
 {
  values.put(Thread.currentThread(), newValue);
 }

 public Object initialValue()
 {
  return null;
 }
}

  当然,这并不是一个工业强度的实现,但JDK中的ThreadLocal的实现总体思路也类似于此。

  ThreadLocal的使用

  如果希望线程局部变量初始化其它值,那么需要自己实现ThreadLocal的子类并重写该方法,通常使用一个内部匿名类对ThreadLocal进行子类化,比如下面的例子,SerialNum类为每一个类分配一个序号:





public class SerialNum
{
 // The next serial number to be assigned

 private static int nextSerialNum = 0;
 private static ThreadLocal serialNum = new ThreadLocal()
 {
  protected synchronized Object initialValue()
  {
   return new Integer(nextSerialNum++);
  }
 };

 public static int get()
 {
  return ((Integer) (serialNum.get())).intValue();
 }
}

  SerialNum类的使用将非常地简单,因为get()方法是static的,所以在需要获取当前线程的序号时,简单地调用:





int serial = SerialNum.get();

  即可。

  在线程是活动的并且ThreadLocal对象是可访问的时,该线程就持有一个到该线程局部变量副本的隐含引用,当该线程运行结束后,该线程拥有的所以线程局部变量的副本都将失效,并等待垃圾收集器收集。

  ThreadLocal与其它同步机制的比较

  ThreadLocal和其它同步机制相比有什么优势呢?ThreadLocal和其它所有的同步机制都是为了解决多线程中的对同一变量


posted on 2006-10-04 06:47 liulang 阅读(515) 评论(0)  编辑  收藏

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