Java并发：线程限制

最近又学到了很多新知识，感谢优锐课老师细致地讲解，这篇博客记录下自己所学所想，也和大家分享、了解有关Java中的并发问题和线程限制的更多信息。

在此文中，我们将探讨线程限制，它的含义以及如何实现。因此，让我们直接研究它。

 

线程限制

大多数并发问题仅在我们希望在线程之间共享可变变量或可变状态时才会发生。如果在多个线程之间共享了可变状态，则所有线程都将能够读取和修改状态的值，从而导致错误或意外的行为。避免此问题的一种方法是根本不共享线程之间的数据。该技术被称为线程限制，是在我们的应用程序中实现线程安全的最简单方法之一。

Java语言本身没有任何执行线程限制的方法。线程限制是通过设计程序的方式实现的，该程序不允许状态被多个线程使用，因此由实现来强制执行。线程限制有几种类型，如下所述。

 

临时线程限制

临时线程限制描述了一种线程限制方式，由开发人员或负责该程序的一组开发人员共同负责，以确保对象的使用仅限于单个线程。这种方法非常脆弱，在大多数情况下应避免使用。

Ad-hoc线程限制下的一种特殊情况适用于volatile变量。只要确保只从单个线程写入volatile变量，就可以对共享的volatile变量执行读-修改-写操作。在这种情况下，你将修改限制在单个线程中，以防止出现竞争情况，并且易失变量的可见性保证可确保其他线程看到最新的值。

 

堆栈限制

堆栈限制是将变量或对象限制在线程的堆栈中。这比临时线程约束要强得多，因为通过定义堆栈本身中变量的状态，它甚至进一步限制了对象的范围。例如，考虑以下代码：

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

 在上面的代码中，我们传递了一个人员列表，但没有直接使用它。 相反，我们创建自己的列表，该列表位于当前正在执行的线程的本地，并将所有人员添加到localPeople中。由于我们仅在numberOfPeopleNamedJohn方法中定义列表，因此这使变量localPeople堆栈受到限制，因为它存在于一个线程的堆栈中，因此无法被其他任何线程访问。这使localPeople线程安全。我们唯一需要注意的是，我们不应该允许localPeople逃脱此方法的范围，以使其保持在堆栈限制内。定义此变量时，也应记录或注释该变量，通常来说，只有当前的开发人员才能避免使用此变量，将来，另一位开发人员可能会搞砸了。

 

线程本地

ThreadLocal允许你将每个线程的值与值持有对象相关联。它允许你为不同的线程存储不同的对象，并维护哪个对象对应于哪个线程。它具有set和get访问器方法，该方法为使用它的每个线程维护该值的单独副本。get()方法始终返回从当前正在执行的线程传递给set()的最新值。让我们看一个例子：

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();
    }
}

 在上面的示例中，我们使用相同的ThreadLocal对象stringHolder执行了三个线程。如你在这里看到的，首先，我们在stringHolder对象的每个线程中设置一个字符串，使其包含三个字符串。然后，经过一些暂停后，我们仅从第二个线程更改了该值。下面是程序的输出：

string in runnable2 changed
Thread in runnable1
Thread in runnable3

 如你在上面的输出中看到的，线程2的字符串已更改，但线程1和线程3的字符串未受影响。如果在从ThreadLocal获取特定线程上的值之前未设置任何值，则它将返回null。终止线程后，ThreadLocal中特定于线程的对象将准备进行垃圾回收。

这就是关于线程限制的全部内容。我希望这篇博客能对你有所帮助，并且你必须学习新的知识。

谢谢，祝你愉快！