《Java 多執行緒程式設計核心技術》筆記——第3章 執行緒間通訊（四）

bm1998發表於2020-12-13
Java執行緒程式設計筆記

文章目錄

宣告：

本部落格是本人在學習《Java 多執行緒程式設計核心技術》後整理的筆記，旨在方便複習和回顧，並非用作商業用途。

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3.3 類 ThreadLocal 的使用

變數值的共享可以使用 public static 變數的形式，所有的執行緒都使用同一個 public static 變數。如果想實現每一個執行緒都有自己的共享變數該如何解決呢?

JDK 中提供的類 ThreadLocal 正是為了解決這樣的問題。

類 ThreadLocal 主要解決的就是每個執行緒繫結自己的值，可以將 ThreadLocal 類比喻成全域性存放資料的盒子，盒子中可以儲存每個執行緒的私有資料。

3.3.1 方法 get() 與 null

建立測試類如下：

public class Run {
    public static ThreadLocal tl = new ThreadLocal();

    public static void main(String[] args) {
        if (tl.get() == null) {
            System.out.println("從未放過值");
            tl.set("我的值");
        }
        System.out.println(tl.get());
        System.out.println(tl.get());
    }

}

執行結果：

從未放過值
我的值
我的值

從執行結果來看第一次呼叫 tl 物件的 get() 方法時返回的值是 null，通過呼叫 set() 方法賦值後順利取出值並列印到控制檯上。類 Threadlocal 解決的是變數在不同執行緒間的隔離性，也就是不同執行緒擁有自己的值，不同執行緒中的值是可以放入 Threadlocal 類中進行儲存的。

3.3.2 驗證執行緒變數的隔離性

  1. 建立公共類

    public class Tools {
    public static ThreadLocal tl = new ThreadLocal();
}

  2. 建立兩個自定義執行緒類

    public class ThreadA extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        try {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                if (Tools.tl.get() == null) {
                    Tools.tl.set("ThreadA" + (i + 1));
                } else {
                    System.out.println("ThreadA get Value=" + Tools.tl.get());
                }
                Thread.sleep(200);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

    public class ThreadB extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        try {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                if (Tools.tl.get() == null) {
                    Tools.tl.set("ThreadB" + (i + 1));
                } else {
                    System.out.println("ThreadB get Value=" + Tools.tl.get());
                }
                Thread.sleep(200);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

  3. 建立測試類

    public class Run {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            ThreadA a = new ThreadA();
            ThreadB b = new ThreadB();
            a.start();
            b.start();

            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                if (Tools.tl.get() == null) {
                    Tools.tl.set("Main" + (i + 1));
                } else {
                    System.out.println("Main get Value=" + Tools.tl.get());
                }
                Thread.sleep(200);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

    執行結果：

    ThreadB get Value=ThreadB1
ThreadA get Value=ThreadA1
Main get Value=Main1
ThreadB get Value=ThreadB1
Main get Value=Main1
ThreadA get Value=ThreadA1
ThreadB get Value=ThreadB1
ThreadA get Value=ThreadA1
Main get Value=Main1
ThreadB get Value=ThreadB1
Main get Value=Main1
...

分析：雖然 3 個執行緒都向 tl 物件中 set() 資料值，但每個執行緒還是能取出自己的資料。

在第一次呼叫 Threadlocal 類的 get() 方法返回值是 null，怎麼樣實現第一次呼叫 get() 不返回 null 呢？也就是具有預設值的效果。

3.3.3 解決 get() 返回 null 問題

  1. 繼承 ThreadLocal 類產生 ThreadLocalExt.java 類

    public class ThreadLocalExt extends ThreadLocal {
    @Override
    protected Object initialValue() {
        return "我是預設值 第一次get不再為null";
    }
}

  2. 測試類

    public class Run {
    public static ThreadLocalExt tl = new ThreadLocalExt();

    public static void main(String[] args) {
        if (tl.get() == null) {
            System.out.println("從未放過值");
            tl.set("我的值");
        }
        System.out.println(tl.get());
        System.out.println(tl.get());
    }

}

    執行結果：

    我是預設值 第一次get不再為null
我是預設值 第一次get不再為null

此案例僅僅證明 main 執行緒有自己的值，那其他執行緒是否會有自己的初始值呢？

3.3.4 再次驗證執行緒變數的隔離性

  1. 繼承 ThreadLocal 類產生 ThreadLocalExt.java 類

    public class ThreadLocalExt extends ThreadLocal {
    @Override
    protected Object initialValue() {
        return new Date().getTime();
    }
}

  2. 建立工具類

    public class Tools {
    public static ThreadLocalExt tl = new ThreadLocalExt();
}

  3. 建立自定義執行緒類

    public class ThreadA extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        try {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("在ThreadA執行緒中取值=" + Tools.tl.get());
                Thread.sleep(100);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

  4. 測試類

    public class Run {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("       在Main執行緒中取值=" + Tools.tl.get());
                Thread.sleep(100);
            }
            Thread.sleep(5000);
            ThreadA a = new ThreadA();
            a.start();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

    執行結果：

           在Main執行緒中取值=1607801033539
       在Main執行緒中取值=1607801033539
       在Main執行緒中取值=1607801033539
       在Main執行緒中取值=1607801033539
       在Main執行緒中取值=1607801033539
       在Main執行緒中取值=1607801033539
       在Main執行緒中取值=1607801033539
       在Main執行緒中取值=1607801033539
       在Main執行緒中取值=1607801033539
       在Main執行緒中取值=1607801033539
在ThreadA執行緒中取值=1607801039548
在ThreadA執行緒中取值=1607801039548
在ThreadA執行緒中取值=1607801039548
在ThreadA執行緒中取值=1607801039548
在ThreadA執行緒中取值=1607801039548
在ThreadA執行緒中取值=1607801039548
在ThreadA執行緒中取值=1607801039548
在ThreadA執行緒中取值=1607801039548
在ThreadA執行緒中取值=1607801039548
在ThreadA執行緒中取值=1607801039548

子執行緒和父執行緒各有各自所擁有的值。

3.4 類 InheritableThreadLocal 的使用

使用類 InheritableThreadLocal 可以在子執行緒中取得父執行緒繼承下來的值。

3.4.1 值繼承

使用 InheritableThreadLocal 類可以讓子執行緒從父執行緒中取得值。

示例如下：

  1. 繼承 InheritableThreadLocal 類產生 InheritableThreadLocalExt.java 類

    public class InheritableThreadLocalExt extends InheritableThreadLocal {
    @Override
    protected Object initialValue() {
        return new Date().getTime();
    }
}

  2. 建立工具類

    public class Tools {
    public static InheritableThreadLocalExt tl = new InheritableThreadLocalExt();
}

  3. 建立自定義執行緒類

    public class ThreadA extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        try {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("在ThreadA執行緒中取值=" + Tools.tl.get());
                Thread.sleep(100);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

  4. 測試類

    public class Run {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("       在Main執行緒中取值=" + Tools.tl.get());
                Thread.sleep(100);
            }
            Thread.sleep(5000);
            ThreadA a = new ThreadA();
            a.start();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

    執行結果：

           在Main執行緒中取值=1607802334937
       在Main執行緒中取值=1607802334937
       在Main執行緒中取值=1607802334937
       在Main執行緒中取值=1607802334937
       在Main執行緒中取值=1607802334937
       在Main執行緒中取值=1607802334937
       在Main執行緒中取值=1607802334937
       在Main執行緒中取值=1607802334937
       在Main執行緒中取值=1607802334937
       在Main執行緒中取值=1607802334937
在ThreadA執行緒中取值=1607802334937
在ThreadA執行緒中取值=1607802334937
在ThreadA執行緒中取值=1607802334937
在ThreadA執行緒中取值=1607802334937
在ThreadA執行緒中取值=1607802334937
在ThreadA執行緒中取值=1607802334937
在ThreadA執行緒中取值=1607802334937
在ThreadA執行緒中取值=1607802334937
在ThreadA執行緒中取值=1607802334937
在ThreadA執行緒中取值=1607802334937

分析：值成功地從父執行緒繼承下來

3.4.2 值繼承再修改

如果在繼承的同時還可以對值進行進一步的處理那就更好了。

  1. 修改類 InheritableThreadLocalExt.java 類

    public class InheritableThreadLocalExt extends InheritableThreadLocal {
    @Override
    protected Object initialValue() {
        return new Date().getTime();
    }

    @Override
    protected Object childValue(Object parentValue) {
        return parentValue + " 我在子執行緒加的~!";
    }
}

  2. 再次執行，結果如下

           在Main執行緒中取值=1607802735419
       在Main執行緒中取值=1607802735419
       在Main執行緒中取值=1607802735419
       在Main執行緒中取值=1607802735419
       在Main執行緒中取值=1607802735419
       在Main執行緒中取值=1607802735419
       在Main執行緒中取值=1607802735419
       在Main執行緒中取值=1607802735419
       在Main執行緒中取值=1607802735419
       在Main執行緒中取值=1607802735419
在ThreadA執行緒中取值=1607802735419 我在子執行緒加的~!
在ThreadA執行緒中取值=1607802735419 我在子執行緒加的~!
在ThreadA執行緒中取值=1607802735419 我在子執行緒加的~!
在ThreadA執行緒中取值=1607802735419 我在子執行緒加的~!
在ThreadA執行緒中取值=1607802735419 我在子執行緒加的~!
在ThreadA執行緒中取值=1607802735419 我在子執行緒加的~!
在ThreadA執行緒中取值=1607802735419 我在子執行緒加的~!
在ThreadA執行緒中取值=1607802735419 我在子執行緒加的~!
在ThreadA執行緒中取值=1607802735419 我在子執行緒加的~!
在ThreadA執行緒中取值=1607802735419 我在子執行緒加的~!

但在使用 InheritableThreadLocal 類需要注意一點的是，如果子執行緒在取得值的同時，主執行緒將 InheritableThreadLocal 中的值進行更改，那麼子執行緒取到的值還是舊值。

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