老谈synchronized,lock的区别及问题.

本文通过两个Java示例对比分析了synchronized与Lock的不同之处,包括它们的灵活性、等待机制及如何影响线程调度。
先看个代码吧!

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class TestThread {
public static long t=0;
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO 自动生成方法存根

TestThread2 tt = new TestThread2();
System.out.println(t=System.currentTimeMillis());
new Thread(tt).start();
new Thread(tt).start();
new Thread(tt).start();
new Thread(tt).start();
new Thread(tt).start();

}
}

class TxtThread implements Runnable {
int num = 100;
String str = new String();

public void run() {
while (num > 0) {
synchronized (str) {
if (num > 0) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (Exception e) {
e.getMessage();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "this is " + num--);
}
}
}
}
}

class TestThread2 implements Runnable {
int num = 100;
String str = new String();

@Override
public void run() {
Lock lock=new ReentrantLock();
while (num > 0) {
lock.lock();
try {
boolean b=lock.tryLock(100,TimeUnit.MILLISECONDS);
if (num > 0) {
Thread.sleep(100);
}
if(num==0){
return;
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "this is " + num--);
} catch (Exception e) {
e.getMessage();
}finally{
lock.unlock();
}
}
System.out.println("cost time is: "+(System.currentTimeMillis()-TestThread.t));
}

}


synchronized的执行方式是:谁获得了锁,谁就执行,其他的线程都会处于等待状态,等当前线程执行完之后,根据系统的线程调用规则来调用数据.可以这样说吧,synchronized比较死板,不灵活,所以就要使用Lock锁来进行同步了! 上面的例子不是太清晰,再发个

package com.virusyang.tools;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ThreadTest2 {

/**
* @param args
*/
private static long c = 0;

public static void main(String[] args) {
final Lock l = new ReentrantLock();
Thread t1 = new Thread() {
public void run() {
for (int i = 0; i < 10;) {
try {
if (l.tryLock()) {
c++;
i++;

System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " t1 this is " +c);
l.unlock();
}
} catch (Exception e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
};
Thread t2 = new Thread() {
public void run() {
for (int i = 0; i < 10;) {

try {
if (l.tryLock(250,TimeUnit.MILLISECONDS)) {
c++;
i++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " t2 this is " +c);
l.unlock();
}
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}

}
}
};
long t = System.currentTimeMillis();
Thread t3 = new Thread() {
public void run() {
for (int i = 0; i < 10;) {
try {
if (l.tryLock()) {
c++;
i++;

System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " t3 this is " +c);
l.unlock();
}
} catch (Exception e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
};

Thread t4 = new Thread() {
public void run() {
for (int i = 0; i < 10;) {
try {
if (l.tryLock()) {
c++;
i++;

System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " t4 this is " +c);
l.unlock();
}
} catch (Exception e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
};


t2.start();
t1.start();
t3.start();
t4.start();

}

}
这个例子执行的时候,分为lock(),trylock(),trylock(arg,arg)三种方法,其中使用第三种方法的时候线程的执行是独占的,trylock()是在系统空闲时就申请,不会等待,没有第三种方法灵活,lock()则和synchronized修饰的代码块差不多!

大家把例子运行下就能看出来差别,如有不对的地方欢迎大家拍砖.
<think>嗯,用户现在想了解ThreadLocal的使用场景和原理。之前他问了关于ArrayList和HashMap判断元素存在的问题,现在转向了多线程中的ThreadLocal。首先,我需要结合他提供的引用资料和之前的回答来组织内容。 用户给出的引用1到4主要涉及ThreadLocal的使用场景、原理以及与锁的区别。用户可能希望知道在什么情况下应该使用ThreadLocal,以及它背后的工作机制。需要明确区分ThreadLocal和同步机制的不同,比如synchronized和volatile。 根据引用3,ThreadLocal和锁的区别在于同步机制是时间换空间,而ThreadLocal是空间换时间。这点很重要,需要在回答中强调。另外,引用2提到ThreadLocal在拦截器中保存用户信息,比如在Web应用中,每个线程处理一个请求时,可以使用ThreadLocal存储用户信息,避免传递参数。 接下来,要列举常见的使用场景,比如上下文传递、数据库连接管理、日期格式化等。需要结合具体例子说明,这样用户更容易理解。例如,在Spring的事务管理中,使用ThreadLocal保存数据库连接,确保同一个线程中的操作使用同一个连接。 原理部分,需要解释ThreadLocal内部如何通过ThreadLocalMap为每个线程存储变量副本。每个线程的Thread对象有一个ThreadLocalMap,键是ThreadLocal实例,值是对应的变量。这样,不同的线程访问同一个ThreadLocal实例时,实际上获取的是各自线程内的副本,互不干扰。 还要提到内存泄漏的问题,因为ThreadLocalMap的键是弱引用,但值仍然是强引用。如果ThreadLocal实例被回收,但线程长期存在,可能导致值无法回收,从而引发内存泄漏。因此,使用后需要调用remove方法清理。 用户可能存在的疑问包括:为什么ThreadLocal会导致内存泄漏?如何正确使用ThreadLocal?和锁的区别是什么?需要确保回答中涵盖这些点,并给出实际应用中的建议,比如声明为static,及时remove等。 最后,扩展问题可以引导用户进一步探索,比如ThreadLocal在Spring中的应用,或者与InheritableThreadLocal的区别。这样帮助用户深入理解并应用知识。</think>--- ### **ThreadLocal 的常见使用场景及原理分析** --- #### **一、ThreadLocal 的核心作用** ThreadLocal 用于在多线程环境中**为每个线程提供独立的变量副本**,实现线程间数据的隔离,避免因共享变量导致的线程安全问题。其核心思想是**空间换时间**,通过为每个线程分配独立存储空间来消除同步竞争[^3][^4]。 --- #### **二、常见使用场景** 1. **上下文信息传递** - **场景**:在 Web 应用中,将用户身份、请求参数等上下文信息与当前请求线程绑定。 - **示例**: ```java public class UserContext { private static final ThreadLocal<User> context = new ThreadLocal<>(); public static void set(User user) { context.set(user); } public static User get() { return context.get(); } public static void remove() { context.remove(); } } ``` - 在拦截器中设置用户信息,后续业务代码通过 `UserContext.get()` 直接获取[^2]。 2. **线程安全的工具类** - **场景**:非线程安全的工具类(如 `SimpleDateFormat`)在多线程环境下使用时,可通过 ThreadLocal 为每个线程创建独立实例。 ```java private static final ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormat = ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd")); ``` 3. **数据库连接与事务管理** - **场景**:在数据库操作中,保证同一线程内多次操作使用同一个连接(如 Spring 的 `TransactionSynchronizationManager`)。 - **原理**:通过 ThreadLocal 存储当前线程的数据库连接,避免多次获取连接的开销[^3]。 4. **跨方法参数隐式传递** - **场景**:避免在多层方法调用中显式传递参数(如日志链路追踪 ID)。 - **优势**:减少代码耦合,提升可维护性。 --- #### **三、ThreadLocal 的实现原理** 1. **核心数据结构** - **ThreadLocalMap**:每个线程(`Thread` 类)内部维护一个 `ThreadLocalMap`,键为 `ThreadLocal` 实例,值为线程局部变量。 - **哈希算法**:通过 `threadLocalHashCode` 计算键的存储位置,解决哈希冲突时使用线性探测法[^4]。 ```java // Thread 类源码 ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null; ``` 2. **数据存取流程** - **`set(T value)`**: 1. 获取当前线程的 `ThreadLocalMap`。 2. 以当前 `ThreadLocal` 实例为键,存入值。 - **`get()`**: 1. 获取当前线程的 `ThreadLocalMap`。 2. 根据 `ThreadLocal` 实例查找对应的值。 ```java public T get() { Thread t = Thread.currentThread(); ThreadLocalMap map = getMap(t); if (map != null) { ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this); if (e != null) { @SuppressWarnings("unchecked") T result = (T)e.value; return result; } } return setInitialValue(); } ``` 3. **内存泄漏问题** - **原因**:`ThreadLocalMap` 的键是弱引用(`WeakReference<ThreadLocal<?>>`),但值是强引用。若 `ThreadLocal` 实例被回收,但线程未终止,则键为 `null` 的条目无法被自动清理,导致值无法回收。 - **解决方案**: - 使用后主动调用 `remove()` 清理条目。 - 将 `ThreadLocal` 声明为 `static`,避免频繁创建实例[^3][^4]。 --- #### **四、ThreadLocal 与锁的对比** | **维度** | **synchronized / Lock** | **ThreadLocal** | |-----------------|----------------------------------|----------------------------------| | **同步机制** | 时间换空间(共享变量排队访问) | 空间换时间(每个线程独立副本) | | **性能开销** | 上下文切换、锁竞争 | 内存占用(每个线程存储副本) | | **适用场景** | 需要严格保证共享资源的原子性 | 需要线程隔离的变量(如上下文) | --- #### **五、使用建议** 1. **声明为静态变量**:避免重复创建 `ThreadLocal` 实例。 2. **及时清理资源**:在线程池等场景中,务必在任务完成后调用 `remove()`。 3. **避免滥用**:内存占用随线程数增长,需权衡资源消耗。 --- #### **六、面试深度问题** 1. **ThreadLocal 如何实现线程隔离?** - **答案**:通过线程内部的 `ThreadLocalMap` 存储变量副本,每个线程访问自己的 Map,实现数据隔离[^4]。 2. **为什么 ThreadLocalMap 的键是弱引用?** - **答案**:防止 `ThreadLocal` 实例无法被回收(若键是强引用,即使外部不再使用 `ThreadLocal`,线程的 Map 仍会持有其引用)[^4]。 3. **ThreadLocal 在线程池中可能引发什么问题?** - **答案**:线程复用导致旧数据残留(如用户 A 的请求处理完后,线程未清理 `ThreadLocal`,下一个用户 B 可能读到用户 A 的数据)[^2]。 --- #### **七、扩展问题** 1. 如何通过 InheritableThreadLocal 实现父子线程数据传递? 2. Spring 框架中哪些模块依赖 ThreadLocal? 3. ThreadLocal 在分布式系统中是否适用? 通过上述分析,可清晰掌握 ThreadLocal 的核心价值与应用边界[^1][^2][^3][^4]。
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值