java并发线程范围内共享数据

Posted 2020-07-16 武哥聊编程

假设现在有个公共的变量data，有不同的线程都可以去操作它，如果在不同的线程对data操作完成后再去取这个data，那么肯定会出现线程间的数据混乱问题，因为A线程在取data数据前可能B线程又对其进行了修改，下面写个程序来说明一下该问题：

public class ThreadScopeShareData {

	private static int data = 0;//公共的数据
	
	public static void main(String[] args) {
		for(int i = 0; i < 2; i ++) { //开启两个线程
			new Thread(new Runnable() {
				
				@Override
				public void run() {
					int temp = new Random().nextInt();
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " has put a data: " + temp); //打印出来为了看效果
					data = temp; //操作数据：赋新值

					new TestA().getData();
					new TestB().getData();
				}
			}).start();
		}
	}
	
	static class TestA {
		public void getData() {
			System.out.println("A get data from " + Thread.currentThread().getName() + ": " + data);//取出公共数据data
		}
	}
	
	static class TestB {
		public void getData() {
			System.out.println("B get data from " + Thread.currentThread().getName() + ": " + data);
		}
	}
}

来看一下打印出来的结果：

Thread-0 has put a data: -1885917900
Thread-1 has put a data: -1743455464
A get data from Thread-0: -1743455464
A get data from Thread-1: -1743455464
B get data from Thread-1: -1743455464
B get data from Thread-0: -1743455464

从结果中可以看出，两次对data赋的值确实不一样，但是两个线程最后打印出来的都是最后赋的那个值，说明Thread-0拿出的数据已经不对了，这就是线程间共享数据带来的问题。
　　当然，我们完全可以使用synchronized关键字将run()方法中的几行代码给套起来，这样每个线程各自执行完，打印出各自的信息，这是没问题的，确实可以解决上面的线程间共享数据问题。但是，这是以其他线程被阻塞为代价的，即Thread-0在执行的时候，Thread-1就被阻塞了，必须等待Thread-0执行完了才能执行。
　　那么如果我想两个线程同时跑，并且互不影响各自取出的值，该怎么办呢？这也是本文所要总结的重点，解决该问题的思想是：虽然现在都在操作公共数据data，但是不同的线程本身对这个data要维护一个副本，这个副本不是线程间所共享的，而是每个线程所独有的，所以不同线程中所维护的data是不一样的，最后取的时候，是哪个线程，我就从哪个线程中取该data。
　　基于上面这个思路，我再把上面的程序做一修改，如下：

public class ThreadScopeShareData {

	private static int data = 0;//公共的数据
	//定义一个Map以键值对的方式存储每个线程和它对应的数据，即Thread：data
	private static Map<Thread, Integer> threadData = Collections.synchronizedMap(new HashMap<Thread, Integer>());
	
	public static void main(String[] args) {
		for(int i = 0; i < 2; i ++) {
			new Thread(new Runnable() {
				
				@Override
				public void run() {
					int temp = new Random().nextInt();
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " has put a data: " + temp); //打印出来为了看效果					
					threadData.put(Thread.currentThread(), temp); //向Map中存入本线程data数据的一个副本
					data = temp; //操作数据：赋新值
					new TestA().getData();
					new TestB().getData();
				}
			}).start();
		}
	}
	
	static class TestA {
		public void getData() {
			System.out.println("A get data from " + Thread.currentThread().getName() + ": " 
				+ threadData.get(Thread.currentThread())); //取出各线程维护的那个副本
		}
	}
	
	static class TestB {
		public void getData() {
			System.out.println("B get data from " + Thread.currentThread().getName() + ": " 
				+ threadData.get(Thread.currentThread()));
		}
	}
}

上面程序中维护了一个Map，键值对分别是线程和它的数据，那么在操作data的时候，先把各自的数据保存到这个Map中，这样每个线程保存的肯定不同，当再取的时候，根据当前线程对象作为key来取出对应的data副本，这样不同的线程之间就不会相互影响了。这个HashMap也需要包装一下，因为HashMap是非线程安全的，上面的程序中，不同的线程有对HashMap进行写操作，就有可能产生并发问题，所以也要包装一下。最后来看一下执行结果：

Thread-0 has put a data: 1817494992
Thread-1 has put a data: -1189758355
A get data from Thread-0: 1817494992
A get data from Thread-1: -1189758355
B get data from Thread-0: 1817494992
B get data from Thread-1: -1189758355

就是线程范围内共享数据，即同一个线程里面这个数据是共享的，线程间是不共享的。
　　这让我联想到了学习数据库的时候用到的ThreadLocal，操作数据库需要connection，如果当前线程中有就拿当前线程中存的connection，否则就新建一个放到当前线程中，这样就不会出现问题，因为每个线程本身共享了一个connection，它不是线程间共享的。这也很好理解，这个connection肯定不能共享，假设A和B用户都拿到这个connection并开启了事务，现在A开始转账了，但是钱还没转好，B转好了关闭了事务，那么A那边就出问题了。
　　线程范围内共享数据的问题就总结这么多吧~
　　
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