ThreadLocal, ThreadLocalRandom

이 단원에서는 java.lang.ThreadLocal<> 클래스 작업과 다중 스레드 환경에서 이를 사용하는 방법 에 대해 일반적으로 설명합니다 .

ThreadLocal 클래스는 변수를 저장하는 데 사용됩니다. 이 클래스의 특징은 이를 사용하는 각 스레드에 대한 값의 별도의 독립적인 복사본을 유지한다는 것입니다.

클래스의 작동을 더 깊이 파고들면 스레드를 값에 매핑하는 맵을 상상할 수 있습니다. 현재 스레드는 이를 사용해야 할 때 적절한 값을 가져옵니다.

ThreadLocal 클래스 생성자

행동 양식

get() 및 설정()

두 개의 카운터를 만드는 예제를 작성해 보겠습니다. 첫 번째 일반 변수는 스레드 수를 계산하기 위한 것입니다. 두 번째는 ThreadLocal 로 래핑합니다 . 그리고 우리는 그들이 어떻게 함께 작동하는지 볼 것입니다. 먼저 Runnable을 상속 하고 데이터와 가장 중요한 run() 메서드를 포함하는 ThreadDemo 클래스를 작성해 보겠습니다 . 또한 화면에 카운터를 표시하는 방법도 추가합니다.

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());
    }
}

수업이 진행될 때마다 우리는카운터변수는 get() 메서드를 호출하여 ThreadLocal 변수 에서 데이터를 가져옵니다 . 새 스레드에 데이터가 없으면 0으로 설정합니다. 데이터가 있으면 1씩 늘립니다. 그리고 우리의 주요 방법을 작성해 봅시다 .

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();

}

클래스를 실행하면 ThreadLocal 변수는 액세스하는 스레드에 관계없이 동일하게 유지되지만 스레드 수는 증가합니다.

제거하다()

remove 메서드의 작동 방식을 이해하기 위해 ThreadDemo 클래스 의 코드를 약간 변경합니다 .

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

이 코드에서 스레드 카운터가 짝수이면 ThreadLocal 변수 에서 remove() 메서드를 호출합니다 . 결과:

여기서 우리는 두 번째 스레드의 ThreadLocal 변수가 null 임을 쉽게 알 수 있습니다 .

ThreadLocal.withInitial()

이 메서드는 스레드 로컬 변수를 만듭니다.

ThreadDemo 클래스 구현 :

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());
    }
}

그리고 코드의 결과를 볼 수 있습니다.

왜 그런 변수를 사용해야 합니까?

ThreadLocal은 java.lang.Thread 실행 스레드와 관련하여 로컬 변수에 대한 추상화를 제공합니다.

ThreadLocal 변수는 각 스레드가 get() 및 set() 메서드 를 통해 액세스할 수 있는 개별적으로 초기화된 자체 변수 인스턴스를 갖는다는 점에서 일반 변수와 다릅니다.

각 스레드, 즉 Thread 클래스의 인스턴스 에는 연결된 ThreadLocal 변수 의 맵이 있습니다 . 맵의 키는 ThreadLocal 개체 에 대한 참조 이고 값은 "획득한" ThreadLocal 변수에 대한 참조입니다.

Random 클래스가 다중 스레드 응용 프로그램에서 난수를 생성하는 데 적합하지 않은 이유는 무엇입니까?

Random 클래스를 사용하여 난수를 얻습니다. 하지만 멀티스레드 환경에서도 제대로 작동할까요? 사실, 아니오. Random은 다중 스레드 환경에 적합하지 않습니다. 여러 스레드가 동시에 클래스에 액세스하면 성능이 저하되기 때문입니다.

이 문제를 해결하기 위해 JDK 7에서는 다중 스레드 환경에서 난수를 생성하는 java.util.concurrent.ThreadLocalRandom 클래스를 도입했습니다. ThreadLocal 및 Random 의 두 클래스로 구성됩니다 .

한 스레드에서 수신한 난수는 다른 스레드와 독립적이지만 java.util.Random은 전역적으로 난수를 제공합니다. 또한 Random 과 달리 ThreadLocalRandom은 명시적 시드를 지원하지 않습니다. 대신 Random 에서 상속된 setSeed() 메서드를 재정의하므로 호출 시 항상 UnsupportedOperationException이 발생 합니다 .

ThreadLocalRandom 클래스 의 메서드를 살펴보겠습니다 .

ThreadLocalRandom.current()를 사용하여 난수 얻기

ThreadLocalRandom은 ThreadLocal 과 Random 클래스 의 조합입니다. Random 클래스 의 인스턴스에 대한 동시 액세스를 단순히 피함으로써 다중 스레드 환경에서 더 나은 성능을 얻습니다.

여러 스레드가 포함된 예제를 구현하고 응용 프로그램이 ThreadLocalRandom 클래스로 수행하는 것을 살펴보겠습니다.

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));
    }
}

우리 프로그램의 결과:

이제 RandomNumbers 클래스를 변경하고 Random을 사용하겠습니다 .

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

Random 클래스 와 ThreadLocalRandom 클래스 간의 차이점을 요약하고 반복하려면 다음을 수행하십시오 .