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  •  线程范围内的共享变量对同一个变量,几个线程同时对它进行写和读操作,而同一个线程读到的数据就是它自己写进去的数据。也就是说每个线程只能访问他自己的,不能访问别的线程的。 首先我们看未实现范围内...

    什么是线程范围内共享变量?

      线程范围内的共享变量是指对同一个变量,几个线程同时对它进行写和读操作,而同一个线程读到的数据就是它自己写进去的数据。也就是说每个线程只能访问他自己的,不能访问别的线程的。



    首先我们看未实现范围内共享变量的例子,以此来解决线程范围内共享变量的解决方式:

    public class ThreadScopeShareData {
    
    	private static int data = 0;
    
    	public static void main(String[] args) {
    		//启动两个线程
    		for(int i=0;i<2;i++){
    			new Thread(new Runnable(){
    				@Override
    				public void run() {
    					data = new Random().nextInt();
    					System.out.println(Thread.currentThread().getName() 
    							+ " has put data :" + data);
    
    					new A().get();
    					new B().get();
    				}
    			}).start();
    		}
    	}
    	
    	static class A{
    		public void get(){
    			System.out.println("A from " + Thread.currentThread().getName() 
    					+ " get data :" + data);
    		}
    	}
    	
    	static class B{
    		public void get(){		
    			System.out.println("B from " + Thread.currentThread().getName() 
    					+ " get data :" + data);
    		}		
    	}
    }
    

    输出结果:

    Thread-0 has put data :533593121
    Thread-1 has put data :343058745
    A from Thread-0 get data :343058745
    A from Thread-1 get data :343058745
    B from Thread-1 get data :343058745
    B from Thread-0 get data :343058745


    从结果我们看到,不管是Thread-0还是Thread-1,获取的值都是Thread-1的,也就是Thread-0没有获取到他自己的值,因为线程Thread-0刚把data设置值之后,还没有执行start(),data值就被Thread-1给改变了,所以出现了两个线程输出值相等的情况。

    对于这种情况可以采用以下方法实现:

    1.将写的数据放入一个Map的value中,key就是进行这个写操作的线程对象,这样读的时候每个线程就只能从Map中读到自己对应的value。

    2.使用ThreadLocal,ThreadLocal类似Map,它可以为每个线程装载一个对象,这个对象是和线程绑定的,ThreadLocal在哪个线程中执行操作,它就会自动选择那个与线程绑定的对象。


    下面我们看通过Map的方式如何实现:

    public class ThreadScopeShareData {
    
    	//private static int data = 0;
    	//将写的数据放入Map的value中,key就是进行这个写操作的线程对象
    	private static Map<Thread, Integer> threadData = new HashMap<Thread, Integer>();
    	public static void main(String[] args) {
    		//启动两个线程
    		for(int i=0;i<2;i++){
    			new Thread(new Runnable(){
    				@Override
    				public void run() {
    					int data = new Random().nextInt();
    					System.out.println(Thread.currentThread().getName() 
    							+ " has put data :" + data);
    					//设置当前线程key和value
    					threadData.put(Thread.currentThread(), data);
    					new A().get();
    					new B().get();
    				}
    			}).start();
    		}
    	}
    	
    	static class A{
    		public void get(){
    			//取出map中当前线程key对应的value
    			int data = threadData.get(Thread.currentThread());
    			System.out.println("A from " + Thread.currentThread().getName() 
    					+ " get data :" + data);
    		}
    	}
    	
    	static class B{
    		public void get(){
    			//取出map中当前线程key对应的value
    			int data = threadData.get(Thread.currentThread());			
    			System.out.println("B from " + Thread.currentThread().getName() 
    					+ " get data :" + data);
    		}		
    	}
    }
    


    运行结果:

    Thread-0 has put data :-1979727275
    Thread-1 has put data :1534341934
    A from Thread-1 get data :1534341934
    A from Thread-0 get data :-1979727275
    B from Thread-1 get data :1534341934
    B from Thread-0 get data :-1979727275


    我们通过Map的key/value形式,区分了线程及其数据,以实现了线程范围内的共享变量。


    线程范围内共享变量的用处:

    例如我们上面的实例中,在线程范围内需要多个模块完成,而不影响其他线程,也就是数据要在线程内共享,线程外独立。


    后文我们将继续使用ThreadLocal来解决线程范围内共享变量问题,以及对ThreadLocal的更多认识。

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  • 线程范围内的共享变量

    千次阅读 2011-12-28 23:11:05
    线程范围内的共享变量对同一个变量,几个线程同时对它进行写和读操作,而同一个线程读到的数据就是它自己写进去的数据。 对于这种情况可以采用以下方法实现: 1.将写的数据放入一个Map的value中,key就是进行...
    线程范围内的共享变量是指对同一个变量,几个线程同时对它进行写和读操作,而同一个线程读到的数据就是它自己写进去的数据。
    对于这种情况可以采用以下方法实现:
    1.将写的数据放入一个Map的value中,key就是进行这个写操作的线程对象,这样读的时候每个线程就只能从Map中读到自己对应的value。

    2.使用ThreadLocal,ThreadLocal类似Map,它可以为每个线程装载一个对象,这个对象是和线程绑定的,ThreadLocal在哪个线程中执行操作,它就会自动选择那个与线程绑定的对象。

    package com.javase.thread;
    
    import java.util.Random;
    
    public class ThreadLocalTest {
    	public static void main(String[] args){
    		for(int i=0;i<2;i++){
    			new Thread(new Runnable(){
    				public void run() {
    					int data = new Random().nextInt();
    					MyThreadLocalData myThreadLocalData = MyThreadLocalData.getMyThreadLocalDataInstance();
    					myThreadLocalData.setAge(data);
    					myThreadLocalData.setName("name"+data);
    					new A().printData();
    					new B().printData();
    				}
    				
    			}).start();
    		}		
    	}
    	
    	static class A{
    		public void printData(){
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" A data:"+MyThreadLocalData.getMyThreadLocalDataInstance().getName());
    		}
    	}
    	static class B{
    		public void printData(){
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" B data:"+MyThreadLocalData.getMyThreadLocalDataInstance().getName());
    		}
    	}
    }
    
    class MyThreadLocalData{
    	private String name ;
    	private int age;
    	public String getName() {
    		return name;
    	}
    	public int getAge() {
    		return age;
    	}
    	public void setName(String name) {
    		this.name = name;
    	}
    	public void setAge(int age) {
    		this.age = age;
    	}
    	private static ThreadLocal<MyThreadLocalData> threadLocal = new ThreadLocal<MyThreadLocalData>();
    	
    	private MyThreadLocalData(){
    		
    	}
    	private static MyThreadLocalData myThreadLocalData = null;
    	
    	public static MyThreadLocalData getMyThreadLocalDataInstance(){
    		myThreadLocalData = threadLocal.get();
    		if(myThreadLocalData==null){
    			myThreadLocalData=new MyThreadLocalData();
    			threadLocal.set(myThreadLocalData);
    		}
    		return myThreadLocalData;
    	}
    	
    }

    运行结果:

    Thread-1 A data:name1151897441
    Thread-0 A data:name1397351915
    Thread-0 B data:name1397351915
    Thread-1 B data:name1151897441


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  • Java线程共享变量

    千次阅读 2019-12-04 15:16:46
    这篇文章描述两种线程共享实例变量的通用模型,一个Java线程是Thread类的实例,一个thread必须从一个thread base创建。一个thread包含一个thread base和隐藏的控制结构,隐藏的控制结构允许thread可以与其他线程并行...

    介绍

    这篇文章描述两种线程共享实例变量的通用模型,一个Java线程是Thread类的实例,一个thread必须从一个thread base创建。一个thread包含一个thread base和隐藏的控制结构,隐藏的控制结构允许thread可以与其他线程并行执行。
    每个Java应用至少包含两个线程,一个是主线程,另一个是垃圾回收线程。

    Thread Base

    thread base是以下一个class的实例

    • implements Runnable
    • extends Thread

    thread base必须拥有下面的方法
    public void run();

    第一个thread base必须定义run方法,是为了implements Runnable接口。第一个thread base是Thread类本身作为thread base,提供run方法的简单定义,继承这个类的class必须覆写这个简单定义。

    只要线程t从thread base中创建,通过执行start()方法来启动。

    方法1:共享thread base

    假如有一个implements Runnable的ThreadBase,主方法可以创建一个thread base:

    ThreadBase base = new ThreadBase();
    

    线程可以从同一个thread base中创建

    Thread A = new Thread(base, "A");
    Thread B = new Thread(base, "B");
    

    执行start()方法调用

    A.start();
    B.start();
    

    A和B共享thread base的成员变量,A和B拥有相同的run方法,但是他们的线程名字是不同的,仅仅成员变量可以共享,run方法使用的本地变量并不会共享。

    方法2:分开的bases

    假设除了main类还有三个类

    • Shared
    • ThreadA extends Thread
    • ThreadB extends Thread

    主方法创建一个对象,这个对象的成员变量要被线程共享。

    Shared s = new Shared();
    

    创建线程

    ThreadA A = new ThreadA(s);
    ThreadB B = new ThreadB(s);
    

    线程A和B使用不同的thread bases创建,A和B拥有不同的thread base。
    线程A和B通过构造函数传递对象s,线程A如下:

    class ThreadA extends Thread 
    {   
      ThreadA( Shared s ) { this.s = s; }  // set member = parameter
    
      private Shared s;
    
      ...
    }
    

    在线程A中的s成员变量指向原对象s。
    两种模型的区别

    • 模型1在thread base和thread之间做了明确区分,而模型2是thread base和thread进行了有效合并
    • 模型1中,线程共享成员变量,而在模型2中,仅仅指向的对象是共享的,模型2不能共享基础数据类型,如,int,boolean等等。必须只用包装类Integer,Float等等。
    • 当线程执行不同的操作时,模型2更容易使用,例如,协同问题,发布者/订阅者等等。

    Java互斥锁

    在Java中的每个对象都有一个内部lock(有一个locked变量)和一个阻塞线程的队列,互斥锁代码块可以通过synchronized关键字创建

    Object x = new Object();
    
    synchronized(x)
    {
    	// mutual exclusive access for all threads which share x
    }
    

    一个线程仅仅能够运行在synchronized(x)区域,如果它获得这个x锁。否则如果它尝试运行,将会阻塞。当一个线程离开这个区域,将会唤醒一个阻塞的线程。
    另一种方法创建互斥锁的方法是

    class MyClass {
      public synchronized void foo() {
         // ...
      }
    }
    

    在这种情况下,如果多个线程共享对象
    MyClass c = new MyClass();
    所有对c.foo()的调用都是互斥的。在MyClass类中对foo()方法的调用实际是this.foo(),在这种情况,this的lock被使用。

    两个线程共享计数

    假如两个线程共享integer counter,对counter的访问是在cs()方法中,我们想要确保在cs()方法的互斥。

    方法1

    class Main 
    {
      public static void main(String args[]) 
      {
        ThreadBase base = new ThreadBase();
    		
        Thread A = new Thread( base, "A" );
        Thread B = new Thread( base, "B" );
    		
        A.start(); B.start();
        // ...
      }
    }
    
    
    class ThreadBase implements Runnable 
    {
      int counter = 0;
      public void run() 
      {
        while (true) {
          /* non-critical section */
          cs();
        }
      }
    	
      private void cs() {
        int x = counter;  // read into non-shared variable
        x = x + 1;        // update (this could be more elaborate)
        counter = x;      // write
      }
    }
    

    线程A和B共享base对象。base对象是最适合添加lock的选择,有两种方法添加锁,后一种方法更好

    private void cs() {
      synchronized(this) { 
        /* body of cs() */
      }
    }
    
    private synchronized void cs() {
      /* body of cs() */
    }
    

    方法2

    class Main 
    {
      public static void main(String args[]) 
      {
        Counter c = new Counter();
    		
        Thread A = new ThreadA( c );
        Thread B = new ThreadB( c );
    		
        A.start(); B.start();
    		
        // ...
      }
    }
    
    class Counter 
    {
      int val = 0;      // for simplicity, val is not private
    }
    
    class ThreadA extends Thread 
    {
      private Counter c;
    	
      ThreadA( Counter c ) { this.c = c; }
    	
      public void run() 
      {
        while (true) {
          /* non-critical section */
          cs();
        }
      }
    	
      private void cs() {
        int x = c.val;  // read into non-shared variable
        x = x + 1;      // update (this could be more elaborate)
        c.val = x;      // write
      }
    }
    
    class ThreadB extends Thread 
    {
      private Counter c;
    	
      ThreadB( Counter c ) { this.c = c; }
      
      // everything else is identical to ThreadA
    }
    

    c对象是最适合添加锁的选择,仅仅有一种方式

    private void cs() 
    {
      synchronized(c) { 
        /* body of cs() */
      }
    }
    

    互斥锁方法可以作为Counter的成员方法

    class Counter 
    {
      private int val = 0;      // now we can make val private
      
      public synchronized void cs() {
        int x = val;
        x = x + 1;
        val = x;
      }
    }
    

    在这种情况下,cs()不是线程A和线程B的成员方法

    public void run() 
    {
      while (true) {
        /* non-critical section */
        
        c.cs();  // call cs() through Counter c
      }
    }
    
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  • Java多线程共享变量控制

    千次阅读 2019-06-27 21:44:54
    如果一个线程对共享变量值的修改,能够及时的被其他线程看到,叫做共享变量的可见性。如果一个变量同时在多个线程的工作内存中存在副本,那么这个变量就叫共享变量 2. JMM(java内存模型) 多个线程同时对主内存的...

    1. 可见性

    如果一个线程对共享变量值的修改,能够及时的被其他线程看到,叫做共享变量的可见性。如果一个变量同时在多个线程的工作内存中存在副本,那么这个变量就叫共享变量

     

    2. JMM(java内存模型)

    多个线程同时对主内存的一个共享变量进行读取和修改时,首先会读取这个变量到自己的工作内存中成为一个副本,对这个副本进行改动之后,再更新回主内存中变量所在的地方。

    (由于CPU时间片是以线程为最小单位,所以这里的工作内存实际上就是指的物理缓存,CPU运算时获取数据的地方;而主内存也就是指的是内存,也就是原始的共享变量存放的位置)

    两条规定:

    a.线程对共享变量的所有操作必须在工作内存中进行,不能直接操作主内存

    b.不同线程间不能访问彼此的工作内存中的变量,线程间变量值的传递都必须经过主内存

    如果一个线程1对共享变量x的修改对线程2可见的话,需要经过下列步骤:

    a.线程1将更改x后的值更新到主内存

    b.主内存将更新后的x的值更新到线程2的工作内存中x的副本

    所以,要实现共享变量的可见性必须保证下列两点:

    a.线程对工作内存中副本的更改能够及时的更新到主内存上

    b.其他线程能够及时的将主内存上共享变量的更新刷新到自己工作内存的该变量的副本上

     

    Java中可以通过synchronized、volatile、java concurrent类来实现共享变量的可见性

     

    3. synchronized实现可见性

    synchronized 实际上是对访问修改共享变量的代码块进行加互斥锁,多个线程对synchronized代码块的访问时,某一时刻仅仅有一个线程在访问和修改代码块中的内 容(加锁),其他所有的线程等待该线程离开代码块时(释放锁)才有机会进入synchronized代码块。

    所以某一个线程进入synchronized代码块前后,执行过程入如下:

    a.线程获得互斥锁

    b.清空工作内存

    c.从主内存拷贝共享变量最新的值到工作内存成为副本

    d.执行代码

    e.将修改后的副本的值刷新回主内存中

    f.线程释放锁

    随后,其他代码在进入synchronized代码块的时候,所读取到的工作内存上共享变量的值都是上一个线程修改后的最新值。

     

    多个线程之间执行共同的代码块(访问修改共享变量),由于线程交叉执行,最终共享变量的最后值可能有多种结果:

     

    public class SynchronizedTest {
    
        private boolean ready = false;
        private int result = 0;
        private int number = 1;
        
        public void write(){
            ready = true;
            number = 2;
        }
        
        public void read(){if(ready){
                result = number * 3;
            }
            
            System.out.println("result is " + result);
        }
        
        private class TestThread extends Thread{
            private boolean flag;
            public TestThread(boolean flag){
                this.flag = flag;
            }
            @Override
            public void run() {
                // TODO Auto-generated method stub
                if(flag){
                    write();
                }else{
                    read();
                }
            }
        }
        
        public static void main(String[] args){
            SynchronizedTest test = new SynchronizedTest();
            test.new TestThread(true).start();
            test.new TestThread(false).start();
        }
    }

     

    如上代码,由于两个线程交叉执行,最后result的结果可能是0或者6或者3

    共享变量不可见主要有下列原因:

    a.线程的交叉执行

    b.重排序

    c.共享变量未能及时更新

     

    通过使用synchronized可以保证原子性(synchronized代码块内容要么不执行,要执行就保证全部执行完毕)和可见性,修改后的代码为在write和read方法上加synchronized关键字

     

    4. volatile实现可见性(jdk 1.5后)

    volatile如何实现可见性?

    volatile变量每次被线程访问时,都强迫线程从主内存中重读该变量的最新值,而当该变量发生修改变化时,也会强迫线程将最新的值刷新回主内存中。这样一来,不同的线程都能及时的看到该变量的最新值。

     

    但是volatile不能保证变量更改的原子性:

    比 如number++,这个操作实际上是三个操作的集合(读取number,number加1,将新的值写回number),volatile只能保证每一 步的操作对所有线程是可见的,但是假如两个线程都需要执行number++,那么这一共6个操作集合,之间是可能会交叉执行的,那么最后导致number 的结果可能会不是所期望的。

    所以对于number++这种非原子性操作,推荐用synchronized:

    synchronized(this){
         number++;   
    }

     

    如下代码:最后的number的结果不一定是500,有可能是比500小,因为number++不是一个原子性的操作,用volatile不能保证可见性

     

    public class VolatileTest {
        
        public static int number = 0;
        
        public void increase(){
            try {
                Thread.sleep(300);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            number++;
        }
        
        /**
         * @param args
         */
        public static void main(String[] args) {
            final VolatileTest test = new VolatileTest();
            for(int i = 0 ; i < 500 ; i++){
                new Thread(new Runnable() {
                    
                    @Override
                    public void run() {
                        test.increase();
                        
                    }
                }).start();
            }
            
            //若当期依然有子线程没有执行完毕
            while(Thread.activeCount() > 1){
                Thread.yield();//使得当前线程(主线程)让出CPU时间片
            }
            
            System.out.println("number is " + number);
        }
    
    }

     

    对于自增之类的非原子性操作,只能通过如下方式保证可见性:

    a. synchronized

    b. ReentrantLock

    c. AtomicInteger

     

    synchronized修改如下:

     

    public void increase(){
            try {
                Thread.sleep(300);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            synchronized(this){
                number++;
            }
            
        }

     

     

    ReentrantLock修改方式如下:

     

    public class VolatileTest {
        
        public static int number = 0;
        public Lock lock =  new ReentrantLock();
        
        public void increase(){
            try {
                Thread.sleep(300);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            
            lock.lock();
            
            try{
                number++;//这块的代码实际项目中可能会出现异常,所以要捕获
            }finally{
                lock.unlock();//用try finally块保证Unlock一定要执行
            }
        
            
        }
    
    。。。
    }

     

     

    AtomicInteger,一个提供原子操作的Integer的类。在Java语言中,++i和i++操作并不是线程安全的,在使用的时候,不可避免的会用到synchronized关键字。而AtomicInteger则通过一种线程安全的加减操作接口。

    修改如下:

     

    package com.mooc.test;
    
    import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
    
    public class VolatileTest {
        
        public static AtomicInteger number = new AtomicInteger(0);
        
        public void increase(){
            try {
                Thread.sleep(300);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
           
            number.getAndIncrement();//获得当前值并且加1
        }
        
        /**
         * @param args
         */
        public static void main(String[] args) {
            final VolatileTest test = new VolatileTest();
            for(int i = 0 ; i < 500 ; i++){
                new Thread(new Runnable() {
                    
                    @Override
                    public void run() {
                        test.increase();
                        
                    }
                }).start();
            }
            
            //若当期依然有子线程没有执行完毕
            while(Thread.activeCount() > 1){
                Thread.yield();//使得当前线程(主线程)让出CPU时间片
            }
            
            System.out.println("number is " + number.get());
        }
    
    }

     

     

    5. volatile适用情况

    a.对变量的写入操作不依赖当前值

    比如自增自减、number = number + 5等(不满足)

    b.当前volatile变量不依赖于别的volatile变量

    比如 volatile_var > volatile_var2这个不等式(不满足)

     

    6. synchronized和volatile比较

    a. volatile不需要同步操作,所以效率更高,不会阻塞线程,但是适用情况比较窄

    b. volatile读变量相当于加锁(即进入synchronized代码块),而写变量相当于解锁(退出synchronized代码块)

    c. synchronized既能保证共享变量可见性,也可以保证锁内操作的原子性;volatile只能保证可见性

    原文:https://www.cnblogs.com/soaringEveryday/p/4418604.html

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