Java多线程——线程范围内共享变量和ThreadLocal
多个线程访问共享对象和数据的方式
1.如果每个线程执行的代码相同，可以使用同一个Runnable对象，这个Runnable对象中有那个共享数据，例如，买票系统就可以这么做。
package java_thread;
class MyThread_2 implements Runnable{
private int ticket = 5;
@Override
public void run() { //覆写Thread类中的run()方法
// TODO 自动生成的方法存根
for (int i=0;i<10;i++){
synchronized (this) { //设置需要同步的操作
if(ticket>0){
try{
Thread.sleep(300);
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println("卖票：ticket="+ticket--);
}
}
// this.sale(); //调用同步方法
}
}
// public synchronized void sale(){ //声明同步方法
// if(ticket>0){
// try{
// Thread.sleep(300);
// }catch(InterruptedException e){
// e.printStackTrace();
// }
// System.out.println("卖票：ticket="+ticket--);
// }
// }
}
public class Runnable_demo2 {
public static void main(String[] args) {
// TODO 自动生成的方法存根
MyThread_2 mt = new MyThread_2(); //实例化Runnable子类对象
Thread t1 = new Thread(mt); //实例化Thread类对象
Thread t2 = new Thread(mt); //实例化Thread类对象
Thread t3 = new Thread(mt); //实例化Thread类对象
t1.start(); //启动线程
t2.start(); //启动线程
t3.start(); //启动线程
}
}
2.如果每个线程执行的代码不同，这时候需要用不同的Runnable对象，有如下两种方式来实现这些Runnable对象之间的数据共享：
方法1：将共享数据封装在另外一个对象中，然后将这个对象逐一传递给各个Runnable对象。每个线程对共享数据的操作方法也分配到那个对象身上去完成，这样容易实现针对该数据进行的各个操作的互斥和通信。
package java_thread;
public class MultiThreadShareData { //多线程卖票，一个加，一个减
//private static ShareData1 data1 = new ShareData1();
public static void main(String[] args) {
ShareData1 data2 = new ShareData1();
new Thread(new MyRunnable1(data2)).start();
new Thread(new MyRunnable2(data2)).start();
final ShareData1 data1 = new ShareData1();
new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run() {
data1.decrement();
}
}).start();
new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run() {
data1.increment();
}
}).start();
}
}
class MyRunnable1 implements Runnable{ //线程1
private ShareData1 data1;
public MyRunnable1(ShareData1 data1){
this.data1 = data1;
}
public void run() {
data1.decrement();
}
}
class MyRunnable2 implements Runnable{ //线程2
private ShareData1 data1;
public MyRunnable2(ShareData1 data1){
this.data1 = data1;
}
public void run() {
data1.increment();
}
}
class ShareData1 /*implements Runnable*/{ //共享对象
/* private int count = 100;
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
while(true){
count--;
}
}*/
private int j = 0;
public synchronized void increment(){
j++;
}
public synchronized void decrement(){
j--;
}
}
方法2：将这些Runnable对象作为某一个类中的内部类，共享数据作为这个外部类中的成员变量，每个线程对共享数据的操作方法也分配给外部类，以便实现对共享数据进行的各个操作的互斥和通信，作为内部类的各个Runnable对象调用外部类的这些方法。
package java_thread;
//设计 4 个线程,其中两个线程每次对 j 增加 1,另外两个线程对 j 每次减少 1
public class ThreadTest1{
private int j;
public static void main(String args[]){
ThreadTest1 tt=new ThreadTest1();
Inc inc=tt.new Inc();
Dec dec=tt.new Dec();
for(int i=0;i<2;i++){
Thread t=new Thread(inc);
t.start();
t=new Thread(dec);
t.start();
}
}
private synchronized void inc(){
j++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-inc:"+j);
}
private synchronized void dec(){
j--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-dec:"+j);
}
class Inc implements Runnable{ //线程1
public void run(){
for(int i=0;i<5;i++){
inc();
}
}
}
class Dec implements Runnable{ //线程2
public void run(){
for(int i=0;i<5;i++){
dec();
}
}
}
}
上面两种方式的组合：将共享数据封装在另外一个对象中，每个线程对共享数据的操作方法也分配到那个对象身上去完成，对象作为这个外部类中的成员变量或方法中的局部变量，每个线程的Runnable对象作为外部类中的成员内部类或局部内部类。
总之，要同步互斥的几段代码最好是分别放在几个独立的方法中，这些方法再放在同一个类中，这样比较容易实现它们之间的同步互斥和通信。
3.极端且简单的方式，即在任意一个类中定义一个static的变量，这将被所有线程共享。
package java_thread;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Random;
public class ThreadScopeShareData {
private static int data = 0;
private static Map<Thread, Integer> threadData = new HashMap<Thread, Integer>();
public static void main(String[] args) {
for(int i=0;i<2;i++){
new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run() {
int data = new Random().nextInt();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " has put data :" + data);
threadData.put(Thread.currentThread(), data);
new A().get();
new B().get();
}
}).start();
}
}
static class A{
public void get(){
int data = threadData.get(Thread.currentThread());
System.out.println("A from " + Thread.currentThread().getName() + " get data :" + data);
}
}
static class B{
public void get(){
int data = threadData.get(Thread.currentThread());
System.out.println("B from " + Thread.currentThread().getName() + " get data :" + data);
}
}
}
ThreadLocal实现线程范围的共享变量，ThreadLocal类就相当于一个Map
见下页的示意图和辅助代码解释ThreadLocal的作用和目的：
1.用于实现线程内的数据共享，即对于相同的程序代码，多个模块在同一个线程中运行时要共享一份数据，而在另外线程中运行时又共享另外一份数据。
2.每个线程调用全局ThreadLocal对象的set方法，就相当于往其内部的map中增加一条记录，key分别是各自的线程，value是各自的set方法传进去的值。在线程结束时可以调用ThreadLocal.clear()方法，这样会更快释放内存，不调用也可以，因为线程结束后也可以自动释放相关的ThreadLocal变量。
ThreadLocal的应用场景：
1、订单处理包含一系列操作：减少库存量、增加一条流水台账、修改总账，这几个操作要在同一个事务中完成，通常也即同一个线程中进行处理，如果累加公司应收款的操作失败了，则应该把前面的操作回滚，否则，提交所有操作，这要求这些操作使用相同的数据库连接对象，而这些操作的代码分别位于不同的模块类中。
2、银行转账包含一系列操作： 把转出帐户的余额减少，把转入帐户的余额增加，这两个操作要在同一个事务中完成，它们必须使用相同的数据库连接对象，转入和转出操作的代码分别是两个不同的帐户对象的方法。
3、例如Strut2的ActionContext，同一段代码被不同的线程调用运行时，该代码操作的数据是每个线程各自的状态和数据，对于不同的线程来说，getContext方法拿到的对象都不相同，对同一个线程来说，不管调用getContext方法多少次和在哪个模块中getContext方法，拿到的都是同一个。
实验案例：定义一个全局共享的ThreadLocal变量，然后启动多个线程向该ThreadLocal变量中存储一个随机值，接着各个线程调用另外其他多个类的方法，这多个类的方法中读取这个ThreadLocal变量的值，就可以看到多个类在同一个线程中共享同一份数据。
实现对ThreadLocal变量的封装，让外界不要直接操作ThreadLocal变量。
对基本类型的数据的封装，这种应用相对很少见。
对对象类型的数据的封装，比较常见，即让某个类针对不同线程分别创建一个独立的实例对象。
package java_thread;
import java.util.Random;
public class ThreadLocalTest {
private static ThreadLocal<Integer> x = new ThreadLocal<Integer>();
public static void main(String[] args) {
for(int i=0;i<2;i++){
new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run() {
int data = new Random().nextInt();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " has put data :" + data);
x.set(data); //存放与当前线程有关的数据
new A().get();
new B().get();
}
}).start();
}
}
static class A{
public void get(){
int data = x.get();
System.out.println("A from " + Thread.currentThread().getName()
+ " get data :" + data);
}
}
static class B{
public void get(){
int data = x.get();
System.out.println("B from " + Thread.currentThread().getName()
+ " get data :" + data);
}
}
}
使用ThreadLocal实现在线程范围内共享变量
package java_thread;
import java.util.Random;
public class ThreadLocalTest {
private static ThreadLocal<Integer> x = new ThreadLocal<Integer>();
//private static ThreadLocal<MyThreadScopeData> myThreadScopeData = new ThreadLocal<MyThreadScopeData>();
public static void main(String[] args) {
for(int i=0;i<2;i++){
new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run() {
int data = new Random().nextInt();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " has put data :" + data);
x.set(data); //存放与当前线程有关的数据
/* MyThreadScopeData myData = new MyThreadScopeData();
myData.setName("name" + data);
myData.setAge(data);
myThreadScopeData.set(myData);*/
MyThreadScopeData.getThreadInstance().setName("name" + data);
MyThreadScopeData.getThreadInstance().setAge(data);
new A().get();
new B().get();
}
}).start();
}
}
static class A{
public void get(){
int data = x.get();
System.out.println("A from " + Thread.currentThread().getName()
+ " get data :" + data);
/* MyThreadScopeData myData = myThreadScopeData.get();;
System.out.println("A from " + Thread.currentThread().getName()
+ " getMyData: " + myData.getName() + "," +
myData.getAge());*/
MyThreadScopeData myData = MyThreadScopeData.getThreadInstance();
System.out.println("A from " + Thread.currentThread().getName()
+ " getMyData: " + myData.getName() + "," +
myData.getAge());
}
}
static class B{
public void get(){
int data = x.get();
System.out.println("B from " + Thread.currentThread().getName() + " get data :" + data);
MyThreadScopeData myData = MyThreadScopeData.getThreadInstance();
System.out.println("B from " + Thread.currentThread().getName()
+ " getMyData: " + myData.getName() + "," +
myData.getAge());
}
}
}
class MyThreadScopeData{
private MyThreadScopeData(){} //构造方法私有化
public static /*synchronized*/ MyThreadScopeData getThreadInstance(){
MyThreadScopeData instance = map.get(); //通过map来判断有没有其他线程生成实例对象，如果没有就创建，所以不需要加入synchronized
if(instance == null){
instance = new MyThreadScopeData();
map.set(instance);
}
return instance;
}
//private static MyThreadScopeData instance = null;//new MyThreadScopeData();
private static ThreadLocal<MyThreadScopeData> map = new ThreadLocal<MyThreadScopeData>();//把ThreadLocal封装在一个类的内部
private String name;
private int age;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
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