用ThreadLocal爲線程生成惟一標識

用ThreadLocal爲線程生成一個標識

 

在多線程編程中，有時候須要自動爲每一個啓動的線程生成一個惟一標識，這個時候，經過一個ThreadLocal變量來保存每一個線程的標識是最有效、最方便的方式了。

 

下面是JDK幫助文檔的說明：

-------------------------------------------------------------

public class ThreadLocal<T> extends Object

該類提供了線程局部變量。這些變量不一樣於它們的普通對應物，由於訪問一個變量（經過其 get 或 set 方法）的每一個線程都有本身的局部變量，它獨立於變量的初始化副本。 ThreadLocal 實例一般是類中的私有靜態字段，它們但願將狀態與某一個線程（例如，用戶 ID 或事務 ID）相關聯。

 

例如，在下面的類中，私有靜態 ThreadLocal 實例（ serialNum）爲調用該類的靜態 SerialNum.get() 方法的每一個線程維護了一個「序列號」，該方法將返回當前線程的序列號。（線程的序列號是在第一次調用 SerialNum.get() 時分配的，並在後續調用中不會更改。）

 

每一個線程都保持一個對其線程局部變量副本的隱式引用，只要線程是活動的而且 ThreadLocal 實例是可訪問的；在線程消失以後，其線程局部實例的全部副本都會被垃圾回收（除非存在對這些副本的其餘引用）。

 

ThreadLocal()           建立一個線程本地變量。

 

方法摘要
T	get()           返回此線程局部變量的當前線程副本中的值。
protected  T	initialValue()           返回此線程局部變量的當前線程的初始值。
void	remove()           移除此線程局部變量的值。
void	set(T value)           將此線程局部變量的當前線程副本中的值設置爲指定值。

 

其中，還給出了一個頗有用的例子片斷，是一個線程序號維護工具，頗有用，我通過完善後以下：

 

/**
* 線程序號標識生成工具
*
* @author leizhimin 2008-8-21 21:28:54
*/
public class SerialNum {
     //類級別的線程編號變量,指向下一個線程的序號
     private static Integer nextNum = 0;
     //定義一個ThreadLocal變量，存放的是Integer類型的線程序號
     private static ThreadLocal<Integer> threadNo = new ThreadLocal<Integer>() {
         //經過匿名內部類的方式定義ThreadLocal的子類，覆蓋initialValue()方法
         public synchronized Integer initialValue() {
             return nextNum++;
        }
    };

     /**
     * 獲取線程序號
     *
     * @return 線程序號
     */
     public int getNextNum() {
         return threadNo.get().intValue();
    }
}

 

/**
* 一個多線程對象，其中有個私有變量SerialNum，用來保存該對象線程的序號
*
* @author leizhimin 2008-8-21 21:52:47
*/
class MultiThreadObject extends Thread {
     //線程序號變量
     private SerialNum serialNum;

     public MultiThreadObject(SerialNum serialNum) {
         //初始化線程序號保存變量
         this.serialNum = serialNum;
    }

     /**
     * 一個示意性的多線程業務方法
     */
     public void run() {
        System.out.println( "線程" + Thread.currentThread().getName() + "的序號爲" + serialNum.getNextNum());
    }
}

 

/**
* 測試線程序號工具
*
* @author leizhimin 2008-8-21 21:50:44
*/
public class TestTreadLocal {
     public static void main(String[] args) {
        SerialNum serialNum = new SerialNum();
        MultiThreadObject m1 = new MultiThreadObject(serialNum);
        MultiThreadObject m2 = new MultiThreadObject(serialNum);
        MultiThreadObject m3 = new MultiThreadObject(serialNum);
        MultiThreadObject m4 = new MultiThreadObject(serialNum);

        m1.start();
        m2.start();
        m3.start();
        m4.start();

         //下面的test方法是在主線程中，當前線程是
         //test();
    }

     public static void test(){
        SerialNum serialNum = new SerialNum();
        System.out.println(serialNum.getNextNum());
        SerialNum serialNum2 = new SerialNum();
        System.out.println(serialNum2.getNextNum());
    }
}

 

運行結果：

線程Thread-0的序號爲0
線程Thread-1的序號爲1
線程Thread-2的序號爲2
線程Thread-3的序號爲3

Process finished with exit code 0

 

JDK中這個例子的高明之處在於巧妙使用靜態變量，結合ThreadLocal的特性，在構件ThreadLocal的時候，經過覆蓋子類的方法來改寫序號。從而達到爲每一個線程生成序號的目的。

 

 

ThreadLocal理解

ThreadLocal是線程的局部變量，經常使用來爲每一個線程提供獨立的變量副本（可理解拷貝），沒個線程能夠隨意改變其副本，而不會影響原版。

ThreadLocal是Java在經過語言的擴展而來的，並不是從語法級（原生）支持。這是致使ThreadLocal概念很差理解的主要緣由。有兩種途徑能夠幫助理解，一是查看ThreadLocal的源代碼（JAVA已經開源了），其次是經過一個簡單的ThreadLocal實現來看其原理。源碼均可以看，但比較複雜。仍是看個簡單ThreadLocal實現吧：

 

import java.util.Map;
import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;

/**
* 一個示意性的ThreadLocal實現，與JDK中ThreadLocal的API對等
*
* @author leizhimin 2008-8-21 22:45:13
*/
public class SimpleThreadLocal {
     //一個線程Map，用來存放線程和其對應的變量副本
     private Map threadMap = Collections.synchronizedMap( new HashMap());

     public void set(Object object) {
        threadMap.put(Thread.currentThread(), object);
    }

     public Object get() {
        Thread currentThread = Thread.currentThread();
        Object obj = threadMap.get(currentThread);
         if (obj == null && !threadMap.containsKey(currentThread)) {
            obj = initialValue();
            threadMap.put(currentThread, obj);
        }
         return obj;
    }

     public void remove() {
        threadMap.remove(Thread.currentThread());
    }

     protected Object initialValue() {
         return null;
    }
}

 

上面這個類能夠替代JDK中ThreadLocal來實現一樣的功能。我已經試過了，只須要修改SerialNum的實現爲：

 

/**
* 線程序號標識生成工具
*
* @author leizhimin 2008-8-21 21:28:54
*/
public class SerialNum {
     //類級別的線程編號變量,指向下一個線程的序號
     private static Integer nextNum = 0;
     //定義一個ThreadLocal變量，存放的是Integer類型的線程序號
//    private static ThreadLocal<Integer> threadNo = new ThreadLocal<Integer>() {
     private static SimpleThreadLocal threadNo = new SimpleThreadLocal() {
         //經過匿名內部類的方式定義ThreadLocal的子類，覆蓋initialValue()方法
         public synchronized Integer initialValue() {
             return nextNum++;
        }
    };

     /**
     * 獲取線程序號
     *
     * @return 線程序號
     */
     public int getNextNum() {
         return (Integer)threadNo.get();
    }
}

 

線程Thread-0的序號爲0
線程Thread-1的序號爲1
線程Thread-2的序號爲2
線程Thread-3的序號爲3

Process finished with exit code 0

 

能夠看出，JDK中TreadLocal實現只是考慮更周密一些罷了，思想是一致的。