深入了解java.lang.ThreadLocal类

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-09-29 12:56 192阅读 0赞

# 概念概述： #

ThreadLocal是什么呢？其实ThreadLocal并非是一个线程的本地实现版本，它并不是一个Thread，而是threadlocalvariable(线程局部变量)。也许把它命名为ThreadLocalVar更加合适。线程局部变量(ThreadLocal)其实的功用非常简单，就是为每一个使用该变量的线程都提供一个变量值的副本，是Java中一种较为特殊的线程绑定机制，是每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会和其它线程的副本冲突。

线程的角度看，每个线程都保持一个对其线程局部变量副本的隐式引用，只要线程是活动的并且 ThreadLocal 实例是可访问的；在线程消失之后，其线程局部实例的所有副本都会被垃圾回收（除非存在对这些副本的其他引用）。

通过ThreadLocal存取的数据，总是与当前线程相关，也就是说，JVM 为每个运行的线程，绑定了私有的本地实例存取空间，从而为多线程环境常出现的并发访问问题提供了一种隔离机制。

ThreadLocal是如何做到为每一个线程维护变量的副本的呢？其实实现的思路很简单，在ThreadLocal类中有一个Map，用于存储每一个线程的变量的副本。

概括起来说，对于多线程资源共享的问题，同步机制采用了“以时间换空间”的方式，而ThreadLocal采用了“以空间换时间”的方式。前者仅提供一份变量，让不同的线程排队访问，而后者为每一个线程都提供了一份变量，因此可以同时访问而互不影响。

# API说明： #

ThreadLocal()     创建一个线程本地变量。

T get()   返回此线程局部变量的当前线程副本中的值，如果这是线程第一次调用该方法，则创建并初始化此副本。

protected  T initialValue()

返回此线程局部变量的当前线程的初始值。最多在每次访问线程来获得每个线程局部变量时调用此方法一次，即线程第一次使用 get() 方法访问变量的时候。如果线程先于 get 方法调用 set(T) 方法，则不会在线程中再调用 initialValue 方法。

若该实现只返回 null；如果程序员希望将线程局部变量初始化为 null 以外的某个值，则必须为 ThreadLocal 创建子类，并重写此方法。通常，将使用匿名内部类。initialValue 的典型实现将调用一个适当的构造方法，并返回新构造的对象。

void remove()

移除此线程局部变量的值。这可能有助于减少线程局部变量的存储需求。如果再次访问此线程局部变量，那么在默认情况下它将拥有其 initialValue。

void set(T value)

将此线程局部变量的当前线程副本中的值设置为指定值。许多应用程序不需要这项功能，它们只依赖于 initialValue() 方法来设置线程局部变量的值。

在程序中一般都重写initialValue方法，以给定一个特定的初始值。

# 举个例子： #

package com.txr.thread.schedule;
    
    import java.util.Random;
    
    /**
     * Created by IntelliJ IDEA.
     * User: leizhimin
     * Date: 2007-11-23
     * Time: 10:45:02
     * 学生
     */
    class Student {
        private int age = 0;   //年龄
     
        public int getAge() {
            return this.age;
        }
     
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    }
     
    /**
     * Created by IntelliJ IDEA.
     * User: leizhimin
     * Date: 2007-11-23
     * Time: 10:53:33
     * 多线程下测试程序
     */
    public class ThreadLocalDemo implements Runnable {
        //创建线程局部变量studentLocal，在后面你会发现用来保存Student对象
        private final static ThreadLocal studentLocal = new ThreadLocal();
     
        public static void main(String[] agrs) {
            ThreadLocalDemo td = new ThreadLocalDemo();
            Thread t1 = new Thread(td, "a");
            Thread t2 = new Thread(td, "b");
            t1.start();
            t2.start();
        }
     
        public void run() {
            accessStudent();
        }
     
        /**
         * 示例业务方法，用来测试
         */
        public void accessStudent() {
            //获取当前线程的名字
            String currentThreadName = Thread.currentThread().getName();
            System.out.println(currentThreadName + " is running!");
            //产生一个随机数并打印
            Random random = new Random();
            int age = random.nextInt(100);
            System.out.println("thread " + currentThreadName + " set age to:" + age);
            //获取一个Student对象，并将随机数年龄插入到对象属性中
            Student student = getStudent();
            student.setAge(age);
            System.out.println("thread " + currentThreadName + " first read age is:" + student.getAge());
            try {
                Thread.sleep(2000);
            }
            catch (InterruptedException ex) {
                ex.printStackTrace();
            }
            System.out.println("thread " + currentThreadName + " second read age is:" + student.getAge());
        }
     
        protected Student getStudent() {
            //获取本地线程变量并强制转换为Student类型
            Student student = (Student) studentLocal.get();
            //线程首次执行此方法的时候，studentLocal.get()肯定为null
            if (student == null) {
                //创建一个Student对象，并保存到本地线程变量studentLocal中
                student = new Student();
                studentLocal.set(student);
            }
            return student;
        }
    }

而实际上

protected Student getStudent() {
            //获取本地线程变量并强制转换为Student类型
            Student student = (Student) studentLocal.get();
            //线程首次执行此方法的时候，studentLocal.get()肯定为null
            if (student == null) {
                //创建一个Student对象，并保存到本地线程变量studentLocal中
                student = new Student();
                studentLocal.set(student);
            }
            return student;
        }

是某个线程的单例模式，确保只有一个对象，用线程的局部变量去理解更好，深入看get底层实现

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

会发现这是某个线程的单例模式

# 总结： #

ThreadLocal使用场合主要解决多线程中数据数据因并发产生不一致问题。ThreadLocal为每个线程的中并发访问的数据提供一个副本，通过访问副本来运行业务，这样的结果是耗费了内存，单大大减少了线程同步所带来性能消耗，也减少了线程并发控制的复杂度。

ThreadLocal不能使用原子类型，只能使用Object类型。ThreadLocal的使用比synchronized要简单得多。

ThreadLocal和Synchonized都用于解决多线程并发访问。但是ThreadLocal与synchronized有本质的区别。synchronized是利用锁的机制，使变量或代码块在某一时该只能被一个线程访问。而ThreadLocal为每一个线程都提供了变量的副本，使得每个线程在某一时间访问到的并不是同一个对象，这样就隔离了多个线程对数据的数据共享。而Synchronized却正好相反，它用于在多个线程间通信时能够获得数据共享。

Synchronized用于线程间的数据共享，而ThreadLocal则用于线程间的数据隔离。

当然ThreadLocal并不能替代synchronized,它们处理不同的问题域。Synchronized用于实现同步机制，比ThreadLocal更加复杂。

# ThreadLocal使用的一般步骤 #

1、在多线程的类（如ThreadDemo类）中，创建一个ThreadLocal对象threadXxx，用来保存线程间需要隔离处理的对象xxx。

2、在ThreadDemo类中，创建一个获取要隔离访问的数据的方法getXxx()，在方法中判断，若ThreadLocal对象为null时候，应该new()一个隔离访问类型的对象，并强制转换为要应用的类型。

3、在ThreadDemo类的run()方法中，通过getXxx()方法获取要操作的数据，这样可以保证每个线程对应一个数据对象，在任何时刻都操作的是这个对象 。

转发自：http://lavasoft.blog.51cto.com/62575/51926/