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线程间通信知识点补充

由 帅比萌擦擦* 提交于 2020-02-01 23:16:58

我们通过之前几章的学习已经知道在线程间通信用到的synchronized关键字、volatile关键字以及等待/通知（wait/notify）机制。今天我们就来讲一下线程间通信的其他知识点：Thread.join()的使用、ThreadLocal的使用。

一 Thread.join()的使用

在很多情况下，主线程生成并起动了子线程，如果子线程里要进行大量的耗时的运算，主线程往往将于子线程之前结束，但是如果主线程处理完其他的事务后，需要用到子线程的处理结果，也就是主线程需要等待子线程执行完成之后再结束，这个时候就要用到join()方法了。另外，一个线程需要等待另一个线程也需要用到join()方法。
Thread类除了提供join()方法之外，还提供了join(long millis)、join(long millis, int nanos)两个具有超时特性的方法。这两个超时方法表示，如果线程thread在指定的超时时间没有终止，那么将会从该超时方法中返回。

1.1 join方法使用

不使用join方法的弊端演示：

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThread threadTest = new MyThread();
        threadTest.start();
        //Thread.sleep(?);//因为不知道子线程要花的时间这里不知道填多少时间
        System.out.println("我想当threadTest对象执行完毕后我再执行");
    }
    static public class MyThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("我想先执行");
        }
    }
}

运行结果：

我想当threadTest对象执行完毕后我再执行
我想先执行

可以看到子线程中后被执行，这里的例子只是一个简单的演示，我们想一下：假如子线程运行的结果被主线程运行需要怎么办？ sleep方法？ 当然可以，但是子线程运行需要的时间是不确定的，所以sleep多长时间当然也就不确定了。这里就需要使用join方法解决上面的问题。

使用join方法解决上面的问题：

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThread threadTest = new MyThread();
        threadTest.start();
        //Thread.sleep(?);//因为不知道子线程要花的时间这里不知道填多少时间
        threadTest.join();
        System.out.println("我想当threadTest对象执行完毕后我再执行");
    }
    static public class MyThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("我想先执行");
        }
    }
}

上面的代码仅仅加上了一句：threadTest.join();。在这里join方法的作用就是主线程需要等待子线程执行完成之后再结束。

运行结果：

我想先执行
我想当threadTest对象执行完毕后我再执行

1.2 join(long millis)方法的使用

join(long millis)中的参数就是设定的等待时间。

public class JoinLongTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            MyThread threadTest = new MyThread();
            threadTest.start();
            threadTest.join(2000);// 只等2秒
            //Thread.sleep(2000);
            System.out.println("  end timer=" + System.currentTimeMillis());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    static public class MyThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println("begin Timer=" + System.currentTimeMillis());
                Thread.sleep(10000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

运行结果：

begin Timer=1580561617013
  end timer=1580561619014

不管是运行threadTest.join(2000)还是Thread.sleep(2000)， “end timer=1580561619014”语句的输出都是间隔两秒，“end timer=1580561619014”语句输出后该程序还会运行一段时间，因为线程中的run方法中有Thread.sleep(10000)语句。

另外threadTest.join(2000) 和Thread.sleep(2000) 和区别在于： Thread.sleep(2000)不会释放锁，threadTest.join(2000)会释放锁 。

二 ThreadLocal的使用

变量值的共享可以使用public static变量的形式，所有线程都使用一个public static变量。如果想实现每一个线程都有自己的共享变量该如何解决呢？JDK中提供的ThreadLocal类正是为了解决这样的问题。ThreadLocal类主要解决的就是让每个线程绑定自己的值，可以将ThreadLocal类形象的比喻成存放数据的盒子，盒子中可以存储每个线程的私有数据。

再举个简单的例子：
比如有两个人去宝屋收集宝物，这两个共用一个袋子的话肯定会产生争执，但是给他们两个人每个人分配一个袋子的话就不会出现这样的问题。如果把这两个人比作线程的话，那么ThreadLocal就是用来这两个线程竞争的。

ThreadLocal类相关方法：

方法名称 描述
get() 返回当前线程的此线程局部变量的副本中的值。
set(T value) 将当前线程的此线程局部变量的副本设置为指定的值
remove() 删除此线程局部变量的当前线程的值。
initialValue() 返回此线程局部变量的当前线程的“初始值”

2.1 ThreadLocal类的初试

public class ThreadLoaclTest1 {
    public static ThreadLocal<String> t1 = new ThreadLocal<String>();
    public static void main(String[] args) {
        if (t1.get() == null) {
            System.out.println("为ThreadLocal类对象放入值:aaa");
            t1.set("aaa");
        }
        System.out.println(t1.get());//aaa
        System.out.println(t1.get());//aaa
    }
}

运行结果

为ThreadLocal类对象放入值:aaa
aaa
aaa

从运行结果可以看出，第一次调用ThreadLocal对象的get()方法时返回的值是null,通过调用set()方法可以为ThreadLocal对象赋值。

如果想要解决get()方法null的问题，可以使用ThreadLocal对象的initialValue方法。如下：

public class ThreadLoaclTest2 {
    public static ThreadLocalExt t1 = new ThreadLocalExt();
    public static void main(String[] args) {
        if (t1.get() == null) {
            System.out.println("从未放过值");
            t1.set("我的值");
        }
        System.out.println(t1.get());
        System.out.println(t1.get());
    }
    static public class ThreadLocalExt extends ThreadLocal {
        @Override
        protected Object initialValue() {
            return "我是默认值 第一次get不再为null";
        }
    }
}

2.2 验证线程变量间的隔离性

public class ThreadLoaclTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("       在Main线程中取值=" + Tools.tl.get());
                Thread.sleep(100);
            }
            Thread.sleep(5000);
            ThreadA a = new ThreadA();
            a.start();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    static public class Tools {
        public static ThreadLocalExt tl = new ThreadLocalExt();
    }
    static public class ThreadLocalExt extends ThreadLocal {
        @Override
        protected Object initialValue() {
            return new Date().getTime();
        }
    }
    static public class ThreadA extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            try {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    System.out.println("在ThreadA线程中取值=" + Tools.tl.get());
                    Thread.sleep(100);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

从运行结果可以看出子线程和父线程各自拥有各自的值。
运行结果：

       在Main线程中取值=1580562563364
       在Main线程中取值=1580562563364
       在Main线程中取值=1580562563364
       在Main线程中取值=1580562563364
       在Main线程中取值=1580562563364
       在Main线程中取值=1580562563364
       在Main线程中取值=1580562563364
       在Main线程中取值=1580562563364
       在Main线程中取值=1580562563364
       在Main线程中取值=1580562563364
在ThreadA线程中取值=1580562569375
在ThreadA线程中取值=1580562569375
在ThreadA线程中取值=1580562569375
在ThreadA线程中取值=1580562569375
在ThreadA线程中取值=1580562569375
在ThreadA线程中取值=1580562569375
在ThreadA线程中取值=1580562569375
在ThreadA线程中取值=1580562569375
在ThreadA线程中取值=1580562569375
在ThreadA线程中取值=1580562569375

2.3 InheritableThreadLocal

ThreadLocal类固然很好，但是子线程并不能取到父线程的ThreadLocal类的变量，InheritableThreadLocal类就是解决这个问题的。

取父线程的值：
修改ThreadLoaclTest3.java的内部类Tools 和ThreadLocalExt类如下：

    static public class Tools {
        public static InheritableThreadLocalExt tl = new InheritableThreadLocalExt();
    }
    static public class InheritableThreadLocalExt extends InheritableThreadLocal {
        @Override
        protected Object initialValue() {
            return new Date().getTime();
        }
    }

运行结果：

       在Main线程中取值=1580562807703
       在Main线程中取值=1580562807703
       在Main线程中取值=1580562807703
       在Main线程中取值=1580562807703
       在Main线程中取值=1580562807703
       在Main线程中取值=1580562807703
       在Main线程中取值=1580562807703
       在Main线程中取值=1580562807703
       在Main线程中取值=1580562807703
       在Main线程中取值=1580562807703
在ThreadA线程中取值=1580562807703
在ThreadA线程中取值=1580562807703
在ThreadA线程中取值=1580562807703
在ThreadA线程中取值=1580562807703
在ThreadA线程中取值=1580562807703
在ThreadA线程中取值=1580562807703
在ThreadA线程中取值=1580562807703
在ThreadA线程中取值=1580562807703
在ThreadA线程中取值=1580562807703
在ThreadA线程中取值=1580562807703

取父线程的值并修改：
修改ThreadLoaclTest3.java的内部类Tools 和InheritableThreadLocalExt类如下：

    static public class Tools {
        public static InheritableThreadLocalExt tl = new InheritableThreadLocalExt();
    }
    static public class InheritableThreadLocalExt extends InheritableThreadLocal {
        @Override
        protected Object initialValue() {
            return new Date().getTime();
        }

        @Override
        protected Object childValue(Object parentValue) {
            return parentValue + " 我在子线程加的~!";
        }
    }

运行结果：

       在Main线程中取值=1580562942876
       在Main线程中取值=1580562942876
       在Main线程中取值=1580562942876
       在Main线程中取值=1580562942876
       在Main线程中取值=1580562942876
       在Main线程中取值=1580562942876
       在Main线程中取值=1580562942876
       在Main线程中取值=1580562942876
       在Main线程中取值=1580562942876
       在Main线程中取值=1580562942876
在ThreadA线程中取值=1580562942876 我在子线程加的~!
在ThreadA线程中取值=1580562942876 我在子线程加的~!
在ThreadA线程中取值=1580562942876 我在子线程加的~!
在ThreadA线程中取值=1580562942876 我在子线程加的~!
在ThreadA线程中取值=1580562942876 我在子线程加的~!
在ThreadA线程中取值=1580562942876 我在子线程加的~!
在ThreadA线程中取值=1580562942876 我在子线程加的~!
在ThreadA线程中取值=1580562942876 我在子线程加的~!
在ThreadA线程中取值=1580562942876 我在子线程加的~!
在ThreadA线程中取值=1580562942876 我在子线程加的~!

在使用InheritableThreadLocal类需要注意的一点是：如果子线程在取得值的同时，主线程将InheritableThreadLocal中的值进行更改，那么子线程取到的还是旧值。

标签
threadlocal
线程
通信
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