1. ThreadLocal
ThreadLocal让线程有自己的局部变量，其中重要的方法有：set()，get()，remove()
ThreadLocal的使用
public static void main(String[] args) {
ThreadLocal<String> local = new ThreadLocal();
Thread thread1 = new Thread( () -> {
local.set("我是线程1的消息");
System.out.println("线程1的输出：" + local.get());
});
Thread thread2 = new Thread( () -> {
System.out.println("线程2的输出：" + local.get());
}) ;
thread1.start();
thread2.start();
}
线程1的输出：我是线程1的消息
线程2的输出：null
线程1存的内容，只有线程1能使用，其他线程拿不到
2. 原理
- 来看看set方法
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread(); //获取当前线程
ThreadLocalMap map = getMap(t); //获取ThreadLocalMap，下面会说明
if (map != null) //map非空就设值
map.set(this, value); //键为threadloacl
else //空了就创建，map的键为当前线程，值为存入的值
createMap(t, value);
}
- ThreadLocal内部维护了一个静态内部类--ThreadLocalMap，其内部又维护了Map
static class ThreadLocalMap {
/**
* The entries in this hash map extend WeakReference, using
* its main ref field as the key (which is always a
* ThreadLocal object). Note that null keys (i.e. entry.get()
* == null) mean that the key is no longer referenced, so the
* entry can be expunged from table. Such entries are referred to
* as "stale entries" in the code that follows.
*/
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
- 在Thread中维护了一个变量ThreadLocalMap，真实复杂
- 即Thread维护了一个特殊的map集合，键值分别为线程和要存的值，这样就实现了ThreadLocal了
/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
* by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
3. 内存泄漏
ThreadLocalMap的生命周期跟Thread一样长，如果没有手动删除对应key就会导致内存泄漏，而不是因为弱引用，想要避免内存泄露就要手动remove()，key是弱引用，值不是
4. 线程死锁
- 互斥条件：线程使用的资源不共享
- 请求与保持条件：一个线程有一个资源且等待获取一个被其他线程拥有的资源
- 非剥夺条件：分配的资源不能从相应的线程中被强制剥夺
- 循环等待条件：一个线程等待其他线程，其他线程又等待该线程
避免死锁:
- 固定加锁的顺序(针对锁顺序死锁)
- 开放调用(针对对象之间协作造成的死锁)
- 使用定时锁tryLock()，如果等待获取锁时间超时，则抛出异常而不是一直等待！
5. Atomic
public class Synchronizedtest implements Runnable {
int i = 0;
@Override
public void run() {
i++;
System.out.println("i :" + i);
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Synchronizedtest st = new Synchronizedtest();
for (int i = 1; i <= 1000; i++) {
new Thread(st).start();
}
}
}
多试几次会发现最后结果不是1000，为什么会这样呢？上面操作是线程不安全的，因为 i++ 不是原子操作，要分为三步：
- 读取 i 值
- 把读取的值 + 1
- 再把新值赋到 i 中
但如果用synchronized方法未免太浪费了,一个加法就用上了锁
public synchronized void run() {
i++;
System.out.println("i :" + i);
}
那么还有一种方法：java.util.concurrent.atomic，原子类，通过自旋CAS操作volatile变量实现
下面以AtomicInteger为例
public class Synchronizedtest implements Runnable {
AtomicInteger i = new AtomicInteger(0);
@Override
public void run() {
i.addAndGet(1);
System.out.println("i :" + i);
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Synchronizedtest st = new Synchronizedtest();
for (int i = 1; i <= 1000; i++) {
new Thread(st).start();
}
}
}
创建原子类后，要使用该类特有方法来实现加减乘除，而不是直接 i++;
之后的结果一直为1000，实现了原子性
下面列出几个常见方法：
-
set(int newValue) 设置新值
-
get() 获得当前值
-
getAndDecrement() ：-=
-
getAndIncrement() ：+=
-
addAndGet(int delta)：+/-= delta可以为负数
-
compareAndSet(int expect, int update)： CAS操作
ABA问题
- 假设 num = 0
- 线程1修改其为10：compareAndSet(0, 10)
- 线程2修改其为 0 ：compareAndSet(10, 0)
- 线程3修改为100，重点在于线程3不知道 num 已经多次修改，只是最后才将值改回来：：compareAndSet(0, 100)
下面也举了个例子
public class ABADemo {
private static AtomicReference atomicReference = new AtomicReference(0);
public static void main(String[] args) {
new Thread( () -> {
atomicReference.compareAndSet(0, 10);
atomicReference.compareAndSet(10, 0);
},"t1").start();
new Thread( () -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
atomicReference.compareAndSet(100, 2019);
},"t2").start();
}
}
可以发现t2可以修改t1改变之后的值
解决方法：增加一个版本号
这件事如果发生在链表中就是不安全的，所以JDK提供了类来解决
-
AtomicStampedReference
-
AtomicMarkableReference
public class ABADemo {
private static AtomicStampedReference atomicStampedReference = new AtomicStampedReference(100,1);
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
//t1的初始版本号
System.out.println(atomicStampedReference.getStamp());
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
atomicStampedReference.compareAndSet(0, 10,atomicStampedReference.getStamp(),atomicStampedReference.getStamp()+1);
atomicStampedReference.compareAndSet(10, 0,atomicStampedReference.getStamp(),atomicStampedReference.getStamp()+1);
},"t1").start();
new Thread(() -> {
//t2初始版本号
System.out.println(atomicStampedReference.getStamp());
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//最新版本号
System.out.println(atomicStampedReference.getStamp());
atomicStampedReference.compareAndSet(0, 100,atomicStampedReference.getStamp(),atomicStampedReference.getStamp()+1);
},"t2").start();
}
}
可以看到t2因为版本号对不上而不能操作成功