Thespringofmulti-thread-線程安全另一種解決思路

Thespringofmulti-thread—線程安全另一種解決思路第一頁(yè)，共27頁(yè)。我需要一個(gè)可靠的單例模式！！上堂回顧第二頁(yè)，共27頁(yè)。public

classInnDao{private

volatile

staticInnDaoinstance;privateInnDao(){}public

staticInnDaogetInstance(){if(instance==null){synchronized(InnDao.class){//1if(instance==null){//2instance=new

InnDao();//3}}}return

instance;}public

finalModel.Finder<Integer,Inn>finder=newModel.Finder<Integer,Inn>(Integer.class,Inn.class);}關(guān)于Volatile與同步操作共同使用的思考第三頁(yè)，共27頁(yè)。publicclassThreadClientextendsThread{privatestaticintcount;publicvoidrun(){for(inti=0;i<3;i++){System.out.println("當(dāng)前線程名："+Thread.currentThread().getName()+"count="+count);count++;}}publicstaticvoidmain(String[]args){ThreadClienttc1=newThreadClient();ThreadClienttc2=newThreadClient();ThreadClienttc3=newThreadClient();tc1.start();tc2.start();tc3.start();}}當(dāng)前線程名：Thread-1count=0當(dāng)前線程名：Thread-1count=1當(dāng)前線程名：Thread-1count=2當(dāng)前線程名：Thread-2count=3當(dāng)前線程名：Thread-2count=4當(dāng)前線程名：Thread-2count=5當(dāng)前線程名：Thread-0count=6當(dāng)前線程名：Thread-0count=7當(dāng)前線程名：Thread-0count=8第四頁(yè)，共27頁(yè)。publicclassThreadClientextendsThread{privatestaticThreadLocal<Integer>count=newThreadLocal<>();publicThreadClient(Integervalue){count.set(value);}publicvoidrun(){for(inti=0;i<3;i++){System.out.println("當(dāng)前線程名："+Thread.currentThread().getName()+"count="+count.get());count.set(count.get()+1);try{TimeUnit.SECONDS.sleep(1);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}}publicstaticvoidmain(String[]args){ThreadClienttc1=newThreadClient(0);ThreadClienttc2=newThreadClient(0);ThreadClienttc3=newThreadClient(0);tc1.start();tc2.start();tc3.start();}}Exceptioninthread"Thread-1"java.lang.NullPointerException atcom.fanqie.oms.thread.ThreadLocal.ThreadClient.run(ThreadClient.java:21)Exceptioninthread"Thread-0"java.lang.NullPointerException atcom.fanqie.oms.thread.ThreadLocal.ThreadClient.run(ThreadClient.java:21)當(dāng)前線程名：Thread-1count=null當(dāng)前線程名：Thread-0count=nullExceptioninthread"Thread-2"java.lang.NullPointerException atcom.fanqie.oms.thread.ThreadLocal.ThreadClient.run(ThreadClient.java:21)當(dāng)前線程名：Thread-2count=null第五頁(yè)，共27頁(yè)。publicclassThreadClientextendsThread{privatestaticThreadLocal<Integer>count=newThreadLocal<Integer>(){@OverrideprotectedIntegerinitialValue(){return0;}};publicvoidrun(){for(inti=0;i<3;i++){System.out.println("當(dāng)前線程名："+Thread.currentThread().getName()+"count="+count.get());count.set(count.get()+1);try{TimeUnit.SECONDS.sleep(1);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}}publicstaticvoidmain(String[]args){ThreadClienttc1=newThreadClient();ThreadClienttc2=newThreadClient();ThreadClienttc3=newThreadClient();tc1.start();tc2.start();tc3.start();}}當(dāng)前線程名：Thread-0count=0當(dāng)前線程名：Thread-1count=0當(dāng)前線程名：Thread-2count=0當(dāng)前線程名：Thread-0count=1當(dāng)前線程名：Thread-2count=1當(dāng)前線程名：Thread-1count=1當(dāng)前線程名：Thread-0count=2當(dāng)前線程名：Thread-2count=2當(dāng)前線程名：Thread-1count=2第六頁(yè)，共27頁(yè)。TimeUnitpublicvoidtest(Stringargs[])throwsInterruptedException{System.out.println("Sleepingfor4minutesusingThread.sleep()");Thread.sleep(4*60*1000);System.out.println("Sleepingfor4minutesusingTimeUnitsleep()");TimeUnit.SECONDS.sleep(4);TimeUnit.MINUTES.sleep(4);TimeUnit.HOURS.sleep(1);TimeUnit.DAYS.sleep(1);}第七頁(yè)，共27頁(yè)。ThreadLocal是什么

當(dāng)使用ThreadLocal維護(hù)變量時(shí)，ThreadLocal為每個(gè)使用該變量的線程提供獨(dú)立的變量副本，所以每一個(gè)線程都可以獨(dú)立地改變自己的副本，而不會(huì)影響其它線程所對(duì)應(yīng)的副本。對(duì)外提供的方法很簡(jiǎn)單publicTget();publicvoidset(Tvalue);publicvoidremove();有利于jvm回收protectedTinitialValue();返回null第八頁(yè)，共27頁(yè)。ThreadLocal并不能替代同步機(jī)制，兩者面向的問(wèn)題領(lǐng)域不同。同步機(jī)制是為了同步多個(gè)線程對(duì)相同資源的并發(fā)訪問(wèn)，是為了多個(gè)線程之間進(jìn)行通信的有效方式；而ThreadLocal是隔離多個(gè)線程的數(shù)據(jù)共享，從根本上就不在多個(gè)線程之間共享資源（變量），這樣當(dāng)然不需要對(duì)多個(gè)線程進(jìn)行同步了。所以，如果你需要進(jìn)行多個(gè)線程之間進(jìn)行通信，則使用同步機(jī)制；如果需要隔離多個(gè)線程之間的共享沖突，可以使用ThreadLocal，這將極大地簡(jiǎn)化你的程序，使程序更加易讀、簡(jiǎn)潔。同步用時(shí)間換取空間，ThreadLocal用空間換取時(shí)間。第九頁(yè)，共27頁(yè)。自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)ThreadLocalpublicclassMyThreadLocal<T>{privateMap<Thread,T>map=Collections.synchronizedMap(newHashMap<Thread,T>());publicTget(){Threadthread=Thread.currentThread();Tvalue=map.get(thread);if(value==null&&!map.containsKey(thread)){value=initialValue();map.put(thread,value);}returnvalue;}

publicvoidset(Tvalue){map.put(Thread.currentThread(),value);}

publicvoidremove(){map.remove(Thread.currentThread());}protectedTinitialValue(){returnnull;}}問(wèn)題：性能低，內(nèi)存無(wú)法釋放1.MyThreadLocal中的map大小會(huì)隨著線程的增加而增加，當(dāng)并發(fā)存在時(shí)，效率會(huì)很低。2.當(dāng)前線程結(jié)束后，實(shí)例依然存在，不會(huì)被GC回收，因?yàn)槠渌€程有可能依然還會(huì)在使用。第十頁(yè)，共27頁(yè)。源碼實(shí)現(xiàn)第十一頁(yè)，共27頁(yè)。源碼實(shí)現(xiàn)publicTget(){Threadt=Thread.currentThread();ThreadLocalMapmap=getMap(t);if(map!=null){ThreadLocalMap.Entrye=map.getEntry(this);if(e!=null)return(T)e.value;}returnsetInitialValue();}注意這里獲取鍵值對(duì)傳進(jìn)去的是this，而不是當(dāng)前線程t。第十二頁(yè)，共27頁(yè)。源碼實(shí)現(xiàn)publicvoidset(Tvalue){Threadt=Thread.currentThread();ThreadLocalMapmap=getMap(t);if(map!=null)map.set(this,value);elsecreateMap(t,value);}第十三頁(yè)，共27頁(yè)。源碼實(shí)現(xiàn)publicvoidremove(){ThreadLocalMapm=getMap(Thread.currentThread());if(m!=null)m.remove(this);}第十四頁(yè)，共27頁(yè)。staticclassThreadLocalMappublicclassThreadLocal<T>{staticclassThreadLocalMap{staticclassEntryextendsWeakReference<ThreadLocal>{Objectvalue;Entry(ThreadLocalk,Objectv){super(k);value=v;}}privateEntry[]table;}}不在ThreadLocal中，它應(yīng)該在哪兒？publicclassThreadimplementsRunnable{ ThreadLocal.ThreadLocalMapinheritableThreadLocals=null;}ThreadLocalMapgetMap(Threadt){returnt.threadLocals;}

voidcreateMap(Threadt,TfirstValue){t.threadLocals=newThreadLocalMap(this,firstValue);}第十五頁(yè)，共27頁(yè)。源碼實(shí)現(xiàn)privateTsetInitialValue(){Tvalue=initialValue();Threadt=Thread.currentThread();ThreadLocalMapmap=getMap(t);if(map!=null)map.set(this,value);elsecreateMap(t,value);returnvalue;}第十六頁(yè)，共27頁(yè)。WeakReference在Java里,當(dāng)一個(gè)對(duì)象o被創(chuàng)建時(shí),它被放在Heap里.當(dāng)GC運(yùn)行的時(shí)候,如果發(fā)現(xiàn)沒(méi)有任何引用指向o,o就會(huì)被回收以騰出內(nèi)存空間.或者換句話說(shuō),一個(gè)對(duì)象被回收,必須滿足兩個(gè)條件:1)沒(méi)有任何引用指向它2)GC被運(yùn)行.Objectc=newCar();c=null;第十七頁(yè)，共27頁(yè)。WeakReferencepublicstaticvoidmain(String[]args){test();}publicstaticvoidtest(){Studentstu=newStudent("張三",12);WeakReference<Student>wr=newWeakReference<>(stu);inti=1;while(true){if(wr.get()!=null){System.out.println("執(zhí)行第"+i+"次");i++;}else{System.out.println("對(duì)象stu被GC自動(dòng)釋放");System.out.println(wr.get());break;}}}

....執(zhí)行第176342次執(zhí)行第176343次執(zhí)行第176344次執(zhí)行第176345次對(duì)象stu被GC自動(dòng)釋放null第十八頁(yè)，共27頁(yè)。WeakReference另一作用:如果你想寫(xiě)一個(gè)Java程序，觀察某對(duì)象什么時(shí)候會(huì)被垃圾收集的執(zhí)行緒清除，你必須要用一個(gè)reference記住此對(duì)象，以便隨時(shí)觀察，但是卻因此造成此對(duì)象的reference數(shù)目一直無(wú)法為零，使得對(duì)象無(wú)法被清除。不過(guò)，現(xiàn)在有了WeakReference之后，這就可以迎刃而解了。如果你希望能隨時(shí)取得某對(duì)象的信息，但又不想影響此對(duì)象的垃圾收集，那么你應(yīng)該用WeakReference來(lái)記住此對(duì)象，而不是用一般的reference。通常用于Debug、內(nèi)存監(jiān)視等packagejava.lang.ref;SoftReference軟引用HardReference強(qiáng)引用PhantomReference虛引用第十九頁(yè)，共27頁(yè)。ThreadLocal實(shí)現(xiàn)流程ThreadLocal是如何為每個(gè)線程創(chuàng)建變量的副本的：首先，在每個(gè)線程Thread內(nèi)部有一個(gè)ThreadLocal.ThreadLocalMap類型的成員變量threadLocals，這個(gè)threadLocals就是用來(lái)存儲(chǔ)實(shí)際的變量副本的，鍵值為當(dāng)前ThreadLocal變量，value為變量副本（即T類型的變量）。初始時(shí)，在Thread里面，threadLocals為空，當(dāng)通過(guò)ThreadLocal變量調(diào)用get()方法或者set()方法，就會(huì)對(duì)Thread類中的threadLocals進(jìn)行初始化，并且以當(dāng)前ThreadLocal變量為鍵值，以ThreadLocal要保存的副本變量為value，存到threadLocals。然后在當(dāng)前線程里面，如果要使用副本變量，就可以通過(guò)get方法在threadLocals里面查找。第二十頁(yè)，共27頁(yè)。ThreadLoal內(nèi)存模型圖如上圖，ThreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作為key，如果一個(gè)ThreadLocal沒(méi)有外部強(qiáng)引用引用他，那么系統(tǒng)GC的時(shí)候，這個(gè)ThreadLocal勢(shì)必會(huì)被回收，這樣一來(lái)，ThreadLocalMap中就會(huì)出現(xiàn)key為null的Entry，就沒(méi)有辦法訪問(wèn)這些key為null的Entry的value，如果當(dāng)前線程再遲遲不結(jié)束的話，這些key為null的Entry的value就會(huì)一直存在一條強(qiáng)引用鏈：ThreadLocalRef->Thread->ThreaLocalMap->Entry->value永遠(yuǎn)無(wú)法回收，造成內(nèi)存泄露。第二十一頁(yè)，共27頁(yè)。getEntryprivateEntrygetEntry(ThreadLocalkey){inti=key.threadLocalHashCode&(table.length-1);Entrye=table[i];if(e!=null&&e.get()==key)returne;elsereturngetEntryAfterMiss(key,i,e);}整理一下ThreadLocalMap的getEntry函數(shù)的流程：首先從ThreadLocal的直接索引位置(通過(guò)ThreadLocal.threadLocalHashCode&(len-1)運(yùn)算得到)獲取Entrye，如果e不為null并且key相同則返回e；如果e為null或者key不一致則向下一個(gè)位置查詢，如果下一個(gè)位置的key和當(dāng)前需要查詢的key相等，則返回對(duì)應(yīng)的Entry，否則，如果key值為null，則擦除該位置的Entry，否則繼續(xù)向下一個(gè)位置查詢?cè)谶@個(gè)過(guò)程中遇到的key為null的Entry都會(huì)被擦除，那么Entry內(nèi)的value也就沒(méi)有強(qiáng)引用鏈，自然會(huì)被回收。仔細(xì)研究代碼可以發(fā)現(xiàn)，set操作也有類似的思想，將key為null的這些Entry都刪除，防止內(nèi)存泄露。但是光這樣還是不夠的，上面的設(shè)計(jì)思路依賴一個(gè)前提條件：要調(diào)用ThreadLocalMap的genEntry函數(shù)或者set函數(shù)。這當(dāng)然是不可能任何情況都成立的，所以很多情況下需要使用者手動(dòng)調(diào)用ThreadLocal的remove函數(shù)，手動(dòng)刪除不再需要的ThreadLocal，防止內(nèi)存泄露。所以JDK建議將ThreadLocal變量定義成privatestatic的，這樣的話ThreadLocal的生命周期就更長(zhǎng)，由于一直存在ThreadLocal的強(qiáng)引用，所以ThreadLocal也就不會(huì)被回收，也就能保證任何時(shí)候都能根據(jù)ThreadLocal的弱引用訪問(wèn)到Entry的value值，然后remove它，防止內(nèi)存泄露。第二十二頁(yè)，共27頁(yè)?？偨Y(jié)在普通的同步機(jī)制中，是通過(guò)對(duì)象加鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)線程對(duì)統(tǒng)一變量的安全訪問(wèn)的，這時(shí)該變量是多個(gè)線程共享的，使用這種同步機(jī)制需要很細(xì)致的分析在什么時(shí)候?qū)ψ兞窟M(jìn)行讀寫(xiě)、什么時(shí)候需要鎖定某個(gè)對(duì)象，什么時(shí)候釋放該對(duì)象的鎖等等。同步機(jī)制中一般使用synchronized關(guān)鍵字來(lái)保證同一時(shí)刻只有一個(gè)線程對(duì)共享變量進(jìn)行操作。但在有些情況下，synchronized不能保證多線程對(duì)共享變量的正確讀寫(xiě)。例如類有一個(gè)類變量，該類變量會(huì)被多個(gè)類方法讀寫(xiě)，當(dāng)多線程操作該類的實(shí)例對(duì)象時(shí)，如果線程對(duì)類變量有讀取、寫(xiě)入操作就會(huì)發(fā)生類變量讀寫(xiě)錯(cuò)誤，即便是在類方法前加上synchronized也無(wú)效，因?yàn)橥粋€(gè)線程在兩次調(diào)用方法之間時(shí)鎖是被釋放的，這時(shí)其它線程可以訪問(wèn)對(duì)象的類方法，讀取或修改類變量。這種情況下可以將類變量放到ThreadLocal類型的對(duì)象中，使變量在每個(gè)線程中都有獨(dú)立拷貝，不會(huì)出現(xiàn)一個(gè)線程讀取變量時(shí)而被另一個(gè)線程修改的現(xiàn)象。第二十三