无同步方案

Posted 2022-03-11 yjxyy

??要保证线程安全，并不一定就要进行同步，如果一个方法本来就不涉及共享数据，那么它就不需要任何的同步措施去保证数据的安全。

1.栈封闭

??多个线程访问同一个方法的局部变量时，不会出现线程安全问题，因为局部变量保存在虚拟机栈中，属于线程的私有区域，所以不会出现线程安全性。

package ConcurrentExemple;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class StackClosedExemple 
    public void add100()
        int cnt=0;     //方法内的局部变量保存在每个线程私有的虚拟机栈中，所以在多线程情况下不会发生数据不安全。
        for(int i=0;i<100;i++)
            cnt++;
        
        System.out.println(cnt);
    
    public static void main(String[]args)
        StackClosedExemple stackClosedExemple=new StackClosedExemple();
        ExecutorService executorService= Executors.newCachedThreadPool();
        executorService.execute(()->stackClosedExemple.add100());
        executorService.execute(()->stackClosedExemple.add100());
        executorService.shutdown();
    

100
100

2.线程本地存储

??如果一段代码中所需要的数据必须与其他的代码共享，那就看看这些共享数据是否能在一个线程内执行，如果可以保证，那么我们就可以将共享数据的可见范围限制在同一个线程之中，这样无需同步，也可以保证多个线程之间不出现数据争用的情况。

??可以使用java.lang.ThreadLocal类来实现线程本地存储功能。

???ThreadLocal变量是一个不同线程可以拥有不同值的变量，所有的线程可以共享同一个ThreadLocal对象。但是不同的线程的ThreadLocal变量可以取不同的值，而且任意一个线程的值发生变化，不会影响其他的线程，分别用set()和get()方法对ThreadLocal变量进行赋值和查看其值。

???对于以下代码，thread1中设置threadLocal为1，而thread2设置threadLocal为2，过一段时间thread1访问threadLocal仍然是1，不受thread2的影响。

package ConcurrentExemple;

public class ThreadLocalExemple 
    public static void main(String[]args)
        ThreadLocal threadLocal=new ThreadLocal();
        Thread thread1=new Thread(()->
            threadLocal.set(1);
            try 
                Thread.sleep(3000);
            catch (Exception e)
                e.printStackTrace();
            
            System.out.println(threadLocal.get());
            threadLocal.remove();
        );
        Thread thread2=new Thread(()->
            threadLocal.set(2);
            threadLocal.remove();
        );
        thread1.start();
        thread2.start();
    

public class ThreadLocaExemple1 
    public static void main(String[]args)
        ThreadLocal threadLocal1=new ThreadLocal();
        ThreadLocal threadLocal2=new ThreadLocal();
        Thread thread1=new Thread(()->
            threadLocal1.set(1);
            threadLocal2.set(2);
            System.out.println(threadLocal1.get());
            System.out.println(threadLocal2.get());
        );
        Thread thread2=new Thread(()->
            threadLocal1.set(3);
            threadLocal2.set(4);
        );
        thread1.start();
        thread1.start();
    

它对应的底层结构图为：

??每个Thread都有一个ThreadLocal.ThreadLocalMap对象。

??当调用一个ThreadLocal的set（T value）方法时，先得到当前线程的ThreadLocalMap对象，然后将ThreadLocal->value键值对放进Map中。

set()方法源码如下：

public void set(T value)
    Thread t=Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map=getMap(t);
    if(map！=null)
        map.set(this,value);
    else
        creatMap(t,value);
    

get()方法源码如下：

public T get()
    Thread t=Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap=getMap(t);
    if(map!=nulll)
        ThreadLocalMap.Entry e=map.getEntry(this)
            if(e!=null)
                T result=(T)e.value;
                return result;
                
    
    return setInitialValue();

??ThreadLcoal从理论上来讲不是用来解决多线程并发问题的，因为根本不存在多线程竞争。

??在一些场景下（尤其是使用线程池），由于ThreadLocal.ThreadLocalMap的底层数据结构导致ThreadLocal有内存泄露的情况，所以我们应该尽可能的在使用ThreadLocal后手动的调用remove()方法，以避免这种情况的发生。