多线程模式(八)Thread-Specific Storage

Thread-Specific Storage模式嘗試從另一個角度來解釋多執行緒共用資源的問題，其思考點很簡單，即然共用資源這麼困難，那麼就乾脆不要共用，何不為每個執行緒創造一
個資源的複本，將每一個執行緒存取資料的行為加以隔離，其實現的方法，就是給予每一個執行緒一個特定空間來保管該執行緒所獨享的資源，也因此而稱之為 Thread- Specific Storage模式。

在Java中可以使用java.lang.ThreadLocal來實現這個模式，這個類別是從1.2之後開始提供，不過先來看看，如何自行實 現一個簡單的ThreadLocal類別：
ThreadLocal.java

import java.util.*;

public class ThreadLocal {

private Map storage =

Collections.synchronizedMap(new HashMap());

public Object get() {

Thread current = Thread.currentThread();

Object o = storage.get(current);

if(o == null &&
!storage.containsKey(current)) {

o = initialValue();

storage.put(current, o);

}

return o;

}

public void set(Object o) {

storage.put(Thread.currentThread(), o);

}

public Object initialValue() {

return null;

}

}

可以看到程式中使用執行緒本身作為key值，並將所獲得的資源放在Map物件中，如果第一次使用get()，也配置一個空間給執行緒，而 initialValue()可以用來設定什麼樣的初值要先儲存在這個空間中，在這邊先簡單的設定為null。

現在假設有一個原先在單執行緒環境下的資源SomeResource，現在考慮要該其在多執行緒環境下使用，若不想考慮複雜的執行緒共用互斥問題，此時可以使用ThreadLocal類別來使用SomeResource，例如：
Resource.java

public class Resource {

private static final ThreadLocal
threadLocal =

new ThreadLocal();

public static SomeResource
getResource() {

SomeResource resource =

(SomeResource)
threadLocal.get();

if(resource == null) {

resource = new
SomeResource();

threadLocal.set(resource);

}

return resource;

}

}

上面所實作的ThreadLocal類別只是一個簡單的示範，您可以使用java.lang.ThreadLocal來實 現Thread- Specific
Storage模式，以獲得更好的效能，在這邊簡單的示範一個Log程式，它可以記錄每個執行緒的活動，所使用的是 java.util.logging中的類別：
SimpleThreadLogger.java

import java.io.*;

import java.util.logging.*;

public class SimpleThreadLogger {

private static final ThreadLocal
threadLocal =

new ThreadLocal();

public static void log(String msg) {

getThreadLogger().log(Level.INFO,
msg);

}

private static Logger
getThreadLogger() {

Logger logger = (Logger)
threadLocal.get();

if(logger == null) {

try {

logger =
Logger.getLogger(

Thread.currentThread().getName());

// Logger 預設是在主控台輸出

// 我們加入一個檔案輸出的Handler

// 它會輸出XML的記錄文件

logger.addHandler(

new FileHandler(

Thread.currentThread().getName()

+
".log"));

}

catch(IOException e) {}

threadLocal.set(logger);

}

return logger;

}

}

可以使用下面這個程式來測試：
LoggerTest.java

public class LoggerTest {

public static void main(String[]
args) {

new TestThread("thread1").start();

new
TestThread("thread2").start();

new
TestThread("thread3").start();

}

}

class TestThread extends Thread {

public TestThread(String name) {

super(name);

}

public void run() {

for(int i = 0; i < 10; i++) {

SimpleThreadLogger.log(getName() +

": message " + i);

try {

Thread.sleep(1000);

}

catch(Exception e) {

SimpleThreadLogger.log(e.toString());

}

}

}

}

執行LoggerTest可以在主控台上看到輸出，並可以在同一目錄下找到三個log檔，分別記錄了三個執行緒的活動，透過 ThreadLocal，不用撰寫複雜的執行緒共用互斥邏輯。

Thread-Specific Storage模式的意義之一，就是「有時不共用是好的」，如果共用會產生危險，那就不要共用，當然，這種方式所犧牲掉的就是空間，您必須為每一個執行
緒保留它們獨立的空間，這是一種以空間換取時間與安全性的方法。