java.lang.ThreadLocal類研究

java.lang.ThreadLocal類研究

一、概述

ThreadLocal是什麼呢？其實ThreadLocal並不是是一個線程的本地實現版本，它並非一個Thread，而是thread local variable(線程局部變量)。也許把它命名爲ThreadLocalVar更加合適。線程局部變量(ThreadLocal)其實的功用很是簡單，就是爲每個使用該變量的線程都提供一個變量值的副本，是Java中一種較爲特殊的線程綁定機制，是每個線程均可以獨立地改變本身的副本，而不會和其它線程的副本衝突。

從線程的角度看，每一個線程都保持一個對其線程局部變量副本的隱式引用，只要線程是活動的而且 ThreadLocal 實例是可訪問的；在線程消失以後，其線程局部實例的全部副本都會被垃圾回收（除非存在對這些副本的其餘引用）。

經過ThreadLocal存取的數據，老是與當前線程相關，也就是說，JVM 爲每一個運行的線程，綁定了私有的本地實例存取空間，從而爲多線程環境常出現的併發訪問問題提供了一種隔離機制。

ThreadLocal是如何作到爲每個線程維護變量的副本的呢？其實實現的思路很簡單，在ThreadLocal類中有一個Map，用於存儲每個線程的變量的副本。

歸納起來講，對於多線程資源共享的問題，同步機制採用了"以時間換空間"的方式，而ThreadLocal採用了"以空間換時間"的方式。前者僅提供一份變量，讓不一樣的線程排隊訪問，然後者爲每個線程都提供了一份變量，所以能夠同時訪問而互不影響。

二、API說明

ThreadLocal()

        建立一個線程本地變量。

T get()

        返回此線程局部變量的當前線程副本中的值，若是這是線程第一次調用該方法，則建立並初始化此副本。

protected  T initialValue()

        返回此線程局部變量的當前線程的初始值。最多在每次訪問線程來得到每一個線程局部變量時調用此方法一次，即線程第一次使用 get() 方法訪問變量的時候。若是線程先於 get 方法調用 set(T) 方法，則不會在線程中再調用 initialValue 方法。若該實現只返回 null；若是程序員但願將線程局部變量初始化爲 null 之外的某個值，則必須爲 ThreadLocal 建立子類，並重寫此方法。一般，將使用匿名內部類。initialValue 的典型實現將調用一個適當的構造方法，並返回新構造的對象。

void remove()

        移除此線程局部變量的值。這可能有助於減小線程局部變量的存儲需求。若是再次訪問此線程局部變量，那麼在默認狀況下它將擁有其 initialValue。

void set(T value)

        將此線程局部變量的當前線程副本中的值設置爲指定值。許多應用程序不須要這項功能，它們只依賴於 initialValue() 方法來設置線程局部變量的值。

在程序中通常都重寫initialValue方法，以給定一個特定的初始值。

三、示例

public class ThreadLocalTest {
	private static ThreadLocal<String> val = new ThreadLocal<String>();
	
	public static class Thread1 extends Thread {
		private String name;
		public Thread1(String name) {
			this.name = name;
		}
		public void run() {
			System.out.println(name + "初始值:" + val.get());
			val.set("v[" + name + "]");
			System.out.println(name + "設置後值:" + val.get());
		}
	}
	
	public static class Thread2 extends Thread {
		private String name;
		public Thread2(String name) {
			this.name = name;
		}
		public void run() {
			System.out.println(name + "初始值:" + val.get());
			val.set("v[" + name + "]");
			System.out.println(name + "設置後值:" + val.get());
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		val.set("123");
		System.out.println("主程序中設置值:" + val.get());
		
		(new Thread1("A1")).start();
		(new Thread1("A2")).start();
		(new Thread2("B1")).start();
	}
}

運行結果：

主程序中設置值:123

A1初始值:null

A1設置後值:v[A1]

B1初始值:null

A2初始值:null

B1設置後值:v[B1]

A2設置後值:v[A2]

四、總結

ThreadLocal使用場合主要解決多線程中數據數據因併發產生不一致問題。ThreadLocal爲每一個線程的中併發訪問的數據提供一個副本，經過訪問副原本運行業務，這樣的結果是耗費了內存，單大大減小了線程同步所帶來性能消耗，也減小了線程併發控制的複雜度。

ThreadLocal不能使用原子類型，只能使用Object類型。ThreadLocal的使用比synchronized要簡單得多。

ThreadLocal和Synchonized都用於解決多線程併發訪問。可是ThreadLocal與synchronized有本質的區別。synchronized是利用鎖的機制，使變量或代碼塊在某一時該只能被一個線程訪問。而ThreadLocal爲每個線程都提供了變量的副本，使得每一個線程在某一時間訪問到的並非同一個對象，這樣就隔離了多個線程對數據的數據共享。而Synchronized卻正好相反，它用於在多個線程間通訊時可以得到數據共享。

Synchronized用於線程間的數據共享，而ThreadLocal則用於線程間的數據隔離。

固然ThreadLocal並不能替代synchronized,它們處理不一樣的問題域。Synchronized用於實現同步機制，比ThreadLocal更加複雜。