理解ThreadLocal

ThreadLocal是什么

早在JDK 1.2的版本中就提供java.lang.ThreadLocal，ThreadLocal为解决多线程程序的并发问题提供了一种新的思路。使用这个工具类可以很简洁地编写出优美的多线程程序。

ThreadLocal很容易让人望文生义，想当然地认为是一个“本地线程”。其实，ThreadLocal并不是一个Thread，而是Thread的局部变量，也许把它命名为ThreadLocalVariable更容易让人理解一些。

当使用ThreadLocal维护变量时，ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本。

从线程的角度看，目标变量就象是线程的本地变量，这也是类名中“Local”所要表达的意思。

线程局部变量并不是Java的新发明，很多语言（如IBM IBM XL FORTRAN）在语法层面就提供线程局部变量。在Java中没有提供在语言级支持，而是变相地通过ThreadLocal的类提供支持。

所以，在Java中编写线程局部变量的代码相对来说要笨拙一些，因此造成线程局部变量没有在Java开发者中得到很好的普及。

ThreadLocal的接口方法

ThreadLocal类接口很简单，只有4个方法，我们先来了解一下：

• void set(Object value)

设置当前线程的线程局部变量的值。

• public Object get()

该方法返回当前线程所对应的线程局部变量。

• public void remove()

将当前线程局部变量的值删除，目的是为了减少内存的占用，该方法是JDK 5.0新增的方法。需要指出的是，当线程结束后，对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收，所以显式调用该方法清除线程的局部变量并不是必须的操作，但它可以加快内存回收的速度。

• protected Object initialValue()

返回该线程局部变量的初始值，该方法是一个protected的方法，显然是为了让子类覆盖而设计的。这个方法是一个延迟调用方法，在线程第1次调用get()或set(Object)时才执行，并且仅执行1次。ThreadLocal中的缺省实现直接返回一个null。

值得一提的是，在JDK5.0中，ThreadLocal已经支持泛型，该类的类名已经变为ThreadLocal<T>。API方法 也相应进行了调整，新版本的API方法分别是void set(T value)、T get()以及T initialValue()。

代码示例：

两个对象:

普通的对象

package basic.threadLocal;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * User: yfwangqing
 * Date: 13-7-26
 * Time: 上午8:49
 * To change this template use File | Settings | File Templates.
 */
public class Mybean {
    private int num;

    public int getNum() {
        return num;
    }

    public void add(int num) {
        this.num++;
    }
}

使用ThreadLocal的对象

package basic.threadLocal;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * User: yfwangqing
 * Date: 13-7-26
 * Time: 上午8:50
 * To change this template use File | Settings | File Templates.
 */
public class MySafeBean {
    private ThreadLocal<Integer> localCount = new ThreadLocal<Integer>() {
        protected Integer initialValue() {
            return 0;
        }
    };

    public Integer getNum() {
        return localCount.get();
    }

    public void add(Integer num) {
        int count = localCount.get();
        count++;
        this.localCount.set(count);
    }
}

测试代码：

package basic.threadLocal;

import org.junit.After;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * User: yfwangqing
 * Date: 13-7-26
 * Time: 上午8:57
 * To change this template use File | Settings | File Templates.
 */
public class ThreadLocalTest {
    private Mybean mybean;
    private MySafeBean mySafeBean;
    private Thread my1;
    private Thread my2;
    private Thread mySafe1;
    private Thread mySafe2;

    @Before
    public void setUp() throws Exception {
        mybean = new Mybean();
        mySafeBean = new MySafeBean();
        my1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 100; i++) {
                    mybean.add(i);
                }
                System.out.println("m1:" + mybean.getNum());
            }
        });
        my2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 50; i++) {
                    mybean.add(i);
                }
                System.out.println("m2:" + mybean.getNum());
            }
        });
        mySafe1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 100; i++) {
                    mySafeBean.add(i);
                }
                System.out.println("s1:" + mySafeBean.getNum());
            }
        });
        mySafe2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 50; i++) {
                    mySafeBean.add(i);
                }
                System.out.println("s2:" + mySafeBean.getNum());
            }
        });

    }

    @After
    public void tearDown() throws Exception {

    }

    @Test
    public void test() throws Exception {
        my1.start(); //不定值
        my2.start(); //不定值
        mySafe1.start(); //始终输出100
        mySafe2.start(); //始终输出50
    }
}

对象回收方面：每个线程都保持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）。

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。所以在性能上ThreadLocal要优于同步方式。

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。