在這篇文章中，我們將探討線程封閉是什么意思，以及我們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)它。 所以，讓我們直接開始吧。

線程封閉基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)

實(shí)現(xiàn)好的并發(fā)是一件困難的事情，所以很多時(shí)候我們都想躲避并發(fā)。避免并發(fā)最簡(jiǎn)單的方法就是線程封閉。什么是線程封閉呢？

就是把對(duì)象封裝到一個(gè)線程里，只有這一個(gè)線程能看到此對(duì)象。那么這個(gè)對(duì)象就算不是線程安全的也不會(huì)出現(xiàn)任何安全問題。實(shí)現(xiàn)線程封閉有哪些方法呢？

1：ad-hoc線程封閉

這是完全靠實(shí)現(xiàn)者控制的線程封閉，他的線程封閉完全靠實(shí)現(xiàn)者實(shí)現(xiàn)。也是最糟糕的一種線程封閉。所以我們直接把他忽略掉吧。

2：棧封閉

棧封閉是我們編程當(dāng)中遇到的最多的線程封閉。什么是棧封閉呢？簡(jiǎn)單的說就是局部變量。多個(gè)線程訪問一個(gè)方法，此方法中的
局部變量都會(huì)被拷貝一分兒到線程棧中。所以局部變量是不被多個(gè)線程所共享的，也就不會(huì)出現(xiàn)并發(fā)問題。所以能用局部變量就別用全局的變量，全局變量容易引起并發(fā)問題。

3：ThreadLocal封閉

使用ThreadLocal是實(shí)現(xiàn)線程封閉的最好方法，有興趣的朋友可以研究一下ThreadLocal的源碼，其實(shí)ThreadLocal內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)Map，Map的key是每個(gè)線程的名稱，而Map的值就是我們要封閉的對(duì)象。每個(gè)線程中的對(duì)象都對(duì)應(yīng)著Map中一個(gè)值，也就是ThreadLocal利用Map實(shí)現(xiàn)了對(duì)象的線程封閉。這里就不說ThreadLocal的使用方法了，度娘一下便知。

1. 線程封閉

大多數(shù)的并發(fā)問題僅發(fā)生在我們想要在線程之間共享可變變量或可變狀態(tài)時(shí)。如果在多個(gè)線程之間操作共享變量，則所有線程都將能夠讀取和修改變量的值，從而出現(xiàn)意外或不正確的結(jié)果。一種簡(jiǎn)單的避免此問題的方式是不在線程之間共享數(shù)據(jù)。 這種技術(shù)稱為線程封閉，是在我們的應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)線程安全的最簡(jiǎn)單方法之一。

Java 語言本身沒有任何強(qiáng)制執(zhí)行線程封閉的方法。線程封閉是通過不允許多個(gè)線程同時(shí)使用同一個(gè)狀態(tài)的方式的程序設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的，因此由程序?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)制執(zhí)行。 幾種類型的線程封閉，如下所示：

1.1 Ad-Hoc 線程封閉

Ad-hoc 線程封閉描述了線程封閉的方式，由開發(fā)人員或從事該項(xiàng)目的開發(fā)人員確保僅在單個(gè)線程內(nèi)使用此對(duì)象。 這種方式方法可用性不高，在大多數(shù)情況下應(yīng)該避免。

Ad-hoc 線程封閉下的一個(gè)特例適用于 volatile 變量。 只要確保 volatile 變量?jī)H從單個(gè)線程寫入，就可以安全地對(duì)共享 volatile 變量執(zhí)讀 - 改 - 寫操作。在這種情況下，您將修改限制在單個(gè)線程以防止競(jìng)爭(zhēng)條件，并且 volatile 變量的可見性保證確保其他線程看到最新值。

1.2 棧封閉

棧封閉將變量或?qū)ο蠓忾]在線程的棧中。這比 Ad-hoc 線程封閉強(qiáng)得多，因?yàn)樗ㄟ^定義堆棧本身中的變量狀態(tài)來進(jìn)一步限制對(duì)象的范圍。例如，請(qǐng)考慮以下代碼：

private long numberOfPeopleNamedJohn(List<Person> people) {
 List<Person> localPeople = new ArrayList<>();
 localPeople.addAll(people);
 return localPeople.stream().filter(person -> person.getFirstName().equals("John")).count();
}

在上面的代碼中，我們傳遞一個(gè) person 對(duì)象的 list 但不直接使用它。 相反，我們創(chuàng)建自己的 list，該 list 是當(dāng)前正在執(zhí)行的線程的本地 list，并將變量 people中的所有 person 添加到 localPeople。由于我們僅在 numberOfPeopleNamedJohn方法中定義列表，這使得變量localPeople 受到堆棧隔離保護(hù)，因?yàn)樗淮嬖谟谝粋€(gè)線程的堆棧上，因此任何其他線程都無法訪問它。這使得 localPeople 線程安全。 唯一需要注意的是，不應(yīng)該讓 localPeople 的作用于超過這個(gè)方法的范圍，以保證堆棧的隔離控制。在定義這個(gè)變量時(shí)，應(yīng)該記錄或注釋為什么要定義這個(gè)變量，通常，只有在當(dāng)前開發(fā)人員的腦海中才不讓它超出方法的作用域，但是在將來，另一個(gè)開發(fā)人員可能會(huì)不知道為何如此設(shè)計(jì)而陷入困境。

1.3 ThreadLocal

ThreadLocal允許我們將每個(gè)線程 ID 與相應(yīng)對(duì)象的值相關(guān)聯(lián)。 它允許我們?yōu)椴煌木€程存儲(chǔ)不同的對(duì)象，并維護(hù)哪個(gè)對(duì)象對(duì)應(yīng)于哪個(gè)線程。它有 set 和 get 方法，這些方法為使用它的每個(gè)線程維護(hù)一個(gè)單獨(dú)的 value 副本。get() 方法總是返回從當(dāng)前正在執(zhí)行的線程傳遞給 set()的最新值。 我們來看一個(gè)例子：

public class ThreadConfinementUsingThreadLocal {
  public static void main(String[] args) {
    ThreadLocal<String> stringHolder = new ThreadLocal<>();
    Runnable runnable1 = () -> {
      stringHolder.set("Thread in runnable1");
      try {
        Thread.sleep(5000);
        System.out.println(stringHolder.get());
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    };
    Runnable runnable2 = () -> {
      stringHolder.set("Thread in runnable2");
      try {
        Thread.sleep(2000);
        stringHolder.set("string in runnable2 changed");
        Thread.sleep(2000);
        System.out.println(stringHolder.get());
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    };
    Runnable runnable3 = () -> {
      stringHolder.set("Thread in runnable3");
      try {
        Thread.sleep(5000);
        System.out.println(stringHolder.get());
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    };
    Thread thread1 = new Thread(runnable1);
    Thread thread2 = new Thread(runnable2);
    Thread thread3 = new Thread(runnable3);
    thread1.start();
    thread2.start();
    thread3.start();
  }
}

在上面的例子中，我們使用相同的 ThreadLocal 對(duì)象 stringHolder 執(zhí)行了三個(gè)線程。正如你在這里看到的，我們首先在 stringHolder 對(duì)象的每個(gè)線程中設(shè)置一個(gè)字符串，使其包含三個(gè)字符串。然后，經(jīng)過一些暫停后，我們只更改了第二個(gè)線程的值。 以下是該程序的輸出：

string in runnable2 changed
Thread in runnable1
Thread in runnable3

正如您在上面的輸出中所看到的，線程2的字符串已更改，但線程1和線程3的字符串未受影響。如果我們?cè)趶?ThreadLocal 獲取特定線程的值之前沒有設(shè)置任何值，那么它返回null。 線程終止后，“ThreadLocal” 中特定于線程的對(duì)象就可以進(jìn)行垃圾回收了。

最新評(píng)論