借助ThreadLocal实现多线程安全 | 带你学《Java语言高级特性》之三十二

简介: 本节结合消息发送案例简单直白地向读者展现了多线程模式下的线程安全问题,并向读者介绍了ThreadLocal类及其实现线程安全的原理,讲解了其使用方法。

上一篇:教你使用UUID、Optional类 | 带你学《Java语言高级特性》之三十一

本节结合消息发送案例简单直白地向读者展现了多线程模式下的线程安全问题,并向读者介绍了ThreadLocal类及其实现线程安全的原理,讲解了其使用方法。

【本节目标】
通过阅读本节内容,你将了解到多线程模式下重复性业务的安全问题和ThreadLocal能够实现线程安全的原理,学会使用ThreadLocal类来解决开发过程中的线程安全问题。

ThreadLocal类

在真正去了解ThreadLocal类作用的时候下面编写一个简单的程序做一个先期的分析。

范例:现在定义这样一个结构

public class JavaAPIDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Message msg=new Message();   //实例化消息主体对象
        msg.setInfo("www.mldn.cn");     //设置要发送的内容
        Channel.setMessage(msg);    //设置要发送的消息
        Channel.send();    //发送消息
    }
}
class Channel {  //消息的发送通道
    private Channel(){}
    public static Message message;
    public static void setMessage(Message m) {
        message = m;
    }
    public static void send() {   //发送消息
        System.out.println("【消息发送】" + message.getInfo());
    }   //【消息发送】www.mldn.cn
}
class Message {    //要发送的消息体
    private String info;
    public void setInfo(String info) {
        this.info = info;
    }
    public String getInfo() {
        return info;
    }
}

image.png
ThreadLocal类

对于当前的程序实际上采用的是一种单线程的模式来进行处理的;那么如果在多线程的状态下能否实现完全一致的操作效果呢?为此将启动三个线程进行处理。

范例:多线程的影响

public class JavaAPIDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        new Thread(()->{
            Message msg=new Message();//实例化消息主体对象
            msg.setInfo("第一个线程的消息");//设置要发送的内容
            Channel.setMessage(msg);//设置要发送的消息
            Channel.send();//发送消息
        },"消息发送者A").start();
        new Thread(()->{
            Message msg=new Message();//实例化消息主体对象
            msg.setInfo("第二个线程的消息");//设置要发送的内容
            Channel.setMessage(msg);//设置要发送的消息
            Channel.send();//发送消息
        },"消息发送者B").start();
        new Thread(()->{
            Message msg=new Message();//实例化消息主体对象
            msg.setInfo("第三个线程的消息");//设置要发送的内容
            Channel.setMessage(msg);//设置要发送的消息
            Channel.send();//发送消息
        },"消息发送者C").start();
    }
}
class Channel {//消息的发送通道
    private Channel(){}
    public static Message message;
    public static void setMessage(Message m) {
        message = m;
    }
    public static void send() {//发送消息
        System.out.println("【"+Thread.currentThread().getName()+"、消息发送】" + message.getInfo());
    }
}
class Message {//要发送的消息体
    private String info;
    public void setInfo(String info) {
        this.info = info;
    }
    public String getInfo() {
        return info;
    }
}
/**
 * 【消息发送者A、消息发送】第二个线程的消息
 * 【消息发送者B、消息发送】第二个线程的消息
 * 【消息发送者C、消息发送】第三个线程的消息
 */

这个时候消息的处理产生了影响。

image.png
考虑多线程ThreadLocal类

在保持Channel(所有发送的通道)核心结构不改变的情况下,需要考虑到每个线程的独立操作问题。那么在这样的情况下,发现对于Channel类而言,除了要保留有发送的消息之外,还应该多存放一个每一个线程的标记(当前线程),这个时候可以通过ThreadLocal类来存放数据。在ThreadLocal类里面提供有如下操作方法:

  • 构造方法:public ThreadLocal();
  • 设置数据:public void set(T value);
  • 取出数据:public T get();
  • 删除数据:public void remove();

image.png
解决同步问题

范例:解决线程同步问题

public class JavaAPIDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        new Thread(()->{
            Message msg=new Message();//实例化消息主体对象
            msg.setInfo("第一个线程的消息");//设置要发送的内容
            Channel.setMessage(msg);//设置要发送的消息
            Channel.send();//发送消息
        },"消息发送者A").start();
        new Thread(()->{
            Message msg=new Message();//实例化消息主体对象
            msg.setInfo("第二个线程的消息");//设置要发送的内容
            Channel.setMessage(msg);//设置要发送的消息
            Channel.send();//发送消息
        },"消息发送者B").start();
        new Thread(()->{
            Message msg=new Message();//实例化消息主体对象
            msg.setInfo("第三个线程的消息");//设置要发送的内容
            Channel.setMessage(msg);//设置要发送的消息
            Channel.send();//发送消息
        },"消息发送者C").start();
    }
}
class Channel {   //消息的发送通道
   private Channel(){}
   public static final ThreadLocal<Message> THREADLOCAL=new ThreadLocal<Message>();
   public static void setMessage(Message m) {
       THREADLOCAL.set(m);    //向ThreadLocal中保存数据
   }
   public static void send() {  //发送消息
       Message message=THREADLOCAL.get();
       System.out.println("【"+Thread.currentThread().getName()+"、消息发送】" + THREADLOCAL.get().getInfo());
   }
}
class Message {//要发送的消息体
    private String info;
    public void setInfo(String info) {
        this.info = info;
    }
    public String getInfo() {
        return info;
    }
}
/**
* 【消息发送者B、消息发送】第二个线程的消息
* 【消息发送者C、消息发送】第三个线程的消息
* 【消息发送者A、消息发送】第一个线程的消息
*/

每一个线程通过ThreadLocal只允许保存一个数据。

想学习更多的Java的课程吗?从小白到大神,从入门到精通,更多精彩不容错过!免费为您提供更多的学习资源。
本内容视频来源于阿里云大学

下一篇:手把手教你创建定时任务 | 带你学《Java语言高级特性》之三十三
更多Java面向对象编程文章查看此处

相关文章
|
2天前
|
存储 监控 算法
探秘局域网桌面监控:深入剖析 Java 语言核心算法
在数字化办公时代,局域网桌面监控如同企业的“智慧鹰眼”,确保工作效率与数据安全。本文以Java为载体,揭示哈希表在监控中的关键应用。通过高效的数据结构和算法,哈希表能快速索引设备连接信息,大幅提升监控的时效性和响应速度。代码示例展示了如何用Java实现设备网络连接监控,结合未来技术如AI、大数据,展望更智能的监控体系,助力企业在数字化浪潮中稳健前行。
|
16天前
|
Java
Java—多线程实现生产消费者
本文介绍了多线程实现生产消费者模式的三个版本。Version1包含四个类:`Producer`(生产者)、`Consumer`(消费者)、`Resource`(公共资源)和`TestMain`(测试类)。通过`synchronized`和`wait/notify`机制控制线程同步,但存在多个生产者或消费者时可能出现多次生产和消费的问题。 Version2将`if`改为`while`,解决了多次生产和消费的问题,但仍可能因`notify()`随机唤醒线程而导致死锁。因此,引入了`notifyAll()`来唤醒所有等待线程,但这会带来性能问题。
Java—多线程实现生产消费者
|
1天前
|
缓存 安全 算法
Java 多线程 面试题
Java 多线程 相关基础面试题
|
18天前
|
安全 Java Kotlin
Java多线程——synchronized、volatile 保障可见性
Java多线程中,`synchronized` 和 `volatile` 关键字用于保障可见性。`synchronized` 保证原子性、可见性和有序性,通过锁机制确保线程安全;`volatile` 仅保证可见性和有序性,不保证原子性。代码示例展示了如何使用 `synchronized` 和 `volatile` 解决主线程无法感知子线程修改共享变量的问题。总结:`volatile` 确保不同线程对共享变量操作的可见性,使一个线程修改后,其他线程能立即看到最新值。
|
18天前
|
消息中间件 缓存 安全
Java多线程是什么
Java多线程简介:本文介绍了Java中常见的线程池类型,包括`newCachedThreadPool`(适用于短期异步任务)、`newFixedThreadPool`(适用于固定数量的长期任务)、`newScheduledThreadPool`(支持定时和周期性任务)以及`newSingleThreadExecutor`(保证任务顺序执行)。同时,文章还讲解了Java中的锁机制,如`synchronized`关键字、CAS操作及其实现方式,并详细描述了可重入锁`ReentrantLock`和读写锁`ReadWriteLock`的工作原理与应用场景。
|
18天前
|
存储 安全 Java
Java多线程编程秘籍:各种方案一网打尽,不要错过!
Java 中实现多线程的方式主要有四种:继承 Thread 类、实现 Runnable 接口、实现 Callable 接口和使用线程池。每种方式各有优缺点,适用于不同的场景。继承 Thread 类最简单,实现 Runnable 接口更灵活,Callable 接口支持返回结果,线程池则便于管理和复用线程。实际应用中可根据需求选择合适的方式。此外,还介绍了多线程相关的常见面试问题及答案,涵盖线程概念、线程安全、线程池等知识点。
104 2
|
2月前
|
设计模式 Java 开发者
Java多线程编程的陷阱与解决方案####
本文深入探讨了Java多线程编程中常见的问题及其解决策略。通过分析竞态条件、死锁、活锁等典型场景,并结合代码示例和实用技巧,帮助开发者有效避免这些陷阱,提升并发程序的稳定性和性能。 ####
|
2月前
|
缓存 Java 开发者
Java多线程编程的陷阱与最佳实践####
本文深入探讨了Java多线程编程中常见的陷阱,如竞态条件、死锁和内存一致性错误,并提供了实用的避免策略。通过分析典型错误案例,本文旨在帮助开发者更好地理解和掌握多线程环境下的编程技巧,从而提升并发程序的稳定性和性能。 ####
|
1月前
|
安全 算法 Java
Java多线程编程中的陷阱与最佳实践####
本文探讨了Java多线程编程中常见的陷阱,并介绍了如何通过最佳实践来避免这些问题。我们将从基础概念入手,逐步深入到具体的代码示例,帮助开发者更好地理解和应用多线程技术。无论是初学者还是有经验的开发者,都能从中获得有价值的见解和建议。 ####
|
1月前
|
Java 调度
Java中的多线程编程与并发控制
本文深入探讨了Java编程语言中多线程编程的基础知识和并发控制机制。文章首先介绍了多线程的基本概念,包括线程的定义、生命周期以及在Java中创建和管理线程的方法。接着,详细讲解了Java提供的同步机制,如synchronized关键字、wait()和notify()方法等,以及如何通过这些机制实现线程间的协调与通信。最后,本文还讨论了一些常见的并发问题,例如死锁、竞态条件等,并提供了相应的解决策略。
55 3