ThreadLocal, ThreadLocalRandom

Ushbu ma'ruzada biz java.lang.ThreadLocal<> klassining umuman qanday ishlashini va uni ko‘p oqimli muhitda qanday ishlatishni muhokama qilamiz.

ThreadLocal klassi o'zgaruvchilarni saqlash uchun ishlatiladi. Bu klassning o'ziga xosligi shundaki, u har bir foydalanayotgan oqim uchun alohida, mustaqil qiymat nusxasini saqlaydi.

Ushbu klassning ishlashini batafsilroq ko'rib chiqsak, biz buni oqim→qiymat ko‘rinishidagi Map deb tasavvur qilishimiz mumkin, u foydalanishda joriy oqim uchun qiymatga murojaat qiladi.

ThreadLocal klassining konstruktori

Metodlar

get() & set()

Misol yozamiz, ikkita hisoblagich yarataylik. Birinchi oddiy o'zgaruvchi oqimlar sonini hisoblash uchun, ikkinchisini esa ThreadLocal ichiga qo'yamiz va ularning birgalikda qanday ishlashini ko'ramiz. Avval ThreadDemo klassini yoshamizam, bu Runnable dan nasl olgan, unda ma'lumotlarimiz va asosiy run() metodi saqlanadi, shuningdek, hisoblagichlarni ekranga chiqarish uchun metod qo'shamiz:

class ThreadDemo implements Runnable {

    int counter;
    ThreadLocal<Integer> threadLocalCounter = new ThreadLocal<>();

    public void run() {
        counter++;

        if(threadLocalCounter.get() != null) {
            threadLocalCounter.set(threadLocalCounter.get() + 1);
        } else {
            threadLocalCounter.set(0);
        }
        printCounters();
    }

    public void printCounters(){
        System.out.println("Counter: " + counter);
        System.out.println("threadLocalCounter: " + threadLocalCounter.get());
    }
}

Har bir ishga tushirishda counter o'zgaruvchisini oshirib boramiz, qo'shimcha ravishda get() metodini chaqiramiz, ThreadLocal o'zgaruvchisidan ma'lumot olish uchun. Agar yangi oqimda ma'lumotlar bo'lmasa, biz 0 ni qo'yamiz, agar ma'lumotlar mavjud bo'lsa — bitta oshiramiz. Endi asosiy klass main ni yozamiz:

public static void main(String[] args) {
    ThreadDemo threadDemo = new ThreadDemo();

    Thread t1 = new Thread(threadDemo);
    Thread t2 = new Thread(threadDemo);
    Thread t3 = new Thread(threadDemo);

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

}

Sinovdan so'ng ko‘rishimiz mumkinki, ThreadLocal o'zgaruvchisi ishlatiladigan oqimdan qat'i nazar o'zgarmaydi, ammo oqimlar soni esa oshmoqda.

remove()

remove metodining ishlashini tushunish uchun ThreadDemo klassining kodini biroz o'zgartiramiz:

if(threadLocalCounter.get() != null) {
      threadLocalCounter.set(threadLocalCounter.get() + 1);
  } else {
      if (counter % 2 == 0) {
          threadLocalCounter.remove();
      } else {
          threadLocalCounter.set(0);
      }
  }

Bu kodda biz aniqlaymiz, agar bu oqim hisoblagichi — juft son bo'lsa, remove() metodini ThreadLocal o'zgaruvchimizda chaqiramiz. Kod natijasi:

Bu erda osonlik bilan ko'rishimiz mumkinki, ikkinchi oqimda ThreadLocal o'zgaruvchisi null ga teng.

ThreadLocal.withInitial()

Ushbu metod oqimning mahalliy o'zgaruvchisini yaratadi.

ThreadDemo klassining realizatsiyasi:

class ThreadDemo implements Runnable {

    int counter;
    ThreadLocal<Integer> threadLocalCounter = ThreadLocal.withInitial(() -> 1);

    public void run() {
        counter++;
        printCounters();
    }

    public void printCounters(){
        System.out.println("Counter: " + counter);
        System.out.println("threadLocalCounter: " + threadLocalCounter.get());
    }
}

Kodni natijasini ko'rishimiz mumkin:

Bunday o'zgaruvchilarni foydalanish nima uchun kerak?

ThreadLocal java.lang.Thread ijro etish oqimiga nisbatan mahalliy o'zgaruvchilar ustida abstraktsiyani taqdim etadi.

ThreadLocal o'zgaruvchilari oddiylardan farq qiladi, chunki har bir oqim o'ziga xos, individual tashkillashtirilgan o'zgaruvchini foydalanadi, unga uchun get() yoki set() metodlari orqali qo‘shimcha qiladi.

Har bir oqim, ya'ni Thread klassining nusxasiga ThreadLocal o'zgaruvchilarni bog'langan jadvali bor. Jadvalning kalitlari ThreadLocal klassining obyektlariga ishoralar, qiymatlari esa ThreadLocal o'zgaruvchilar tomonidan "qo‘lga olingan" obyektlarga ishoralar.

Nima uchun Random orqali tasodifiy raqamlar generatsiyasi ko‘p qirrali ilovalar uchun mos emas?

Tasodifiy raqam olish uchun Random klassidan foydalanamiz. Ammo ko‘pqirrali muhitda hammasi yaxshi ishlaydimi? Aslida, yo'q. Random ko‘pqirrali muhit uchun mos emas, chunki bir nechta oqimlar shu sinfga bir vaqtning o'zida murojaat qilganda, u kamroq ishlab chiqaradi.

Buning uchun JDK 7 da ko‘pqirrali muhitda tasodifiy raqamlar yaratish uchun java.util.concurrent.ThreadLocalRandom klassi kiritildi. U ikkita sinfdan iborat: ThreadLocal va Random.

Bitta oqim tomonidan olingan tasodifiy raqam boshqa oqimdan mustaqil, java.util.Random esa global tasodifiy raqamlarni taqdim etadi. Shuningdek, Random dan farqli o'laroq, ThreadLocalRandom aniq boshlang'ich qiymatning aniq belgisini qo‘llab-quvvatlamaydi. Buning o‘rniga, u Random dan meros bo‘lgan setSeed() metodini qayta aniqlab, chaqirilganda har doim UnsupportedOperationException ni chiqaradi.

ThreadLocalRandom metodlarini ko'rib chiqaylik:

ThreadLocalRandom.current() yordamida tasodifiy ma'lumotlarni olish

ThreadLocalRandom ThreadLocal va Random sinflarining kombinatsiyasidir. Shu tariqa, u ko‘pqirrali muhitda yaxshiroq ishlashni ta'minlaydi, Random nusxalari uchun har qanday parallel kirishni oldini olish orqali.

Keling, bir nechta oqimlar uchun misolni amalga oshiramiz va qanday natija berishini ThreadLocalRandom klassida ko'rib chiqamiz:

import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;

class RandomNumbers extends Thread {

    public void run() {
        try {
            int bound = 100;
            int result = ThreadLocalRandom.current().nextInt(bound);
            System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getId() + " generated " + result);
        }
        catch (Exception e) {
            System.out.println("Exception");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();

				for (int i = 0; i < 10; i++) {
            RandomNumbers randomNumbers = new RandomNumbers();
            randomNumbers.start();
        }

        long endTime = System.currentTimeMillis();

        System.out.println("Time taken: " + (endTime - startTime));
    }
}

Dasturimiz natijasi:

Endi esa bizning RandomNumbers klassini o'zgartiramiz va unda Random ni ishlatamiz:

int result = new Random().nextInt(bound);

Keling, xulosa qilamiz va Random va ThreadLocalRandom klasslari orasidagi farqlarni yana bir bor qayta ko'rib chiqamiz: