簡單地分析Java線程編程中ThreadLocal類的使用

　　一、概述

ThreadLocal是什麼呢？其實ThreadLocal並非是一個線程的本地實現版本，它並不是一個Thread，而是threadlocalvariable(線程局部變量)。也許把它命名為ThreadLocalVar更加合適。線程局部變量(ThreadLocal)其實的功用非常簡單，就是為每一個使用該變量的線程都提供一個變量值的副本，是Java中一種較為特殊的線程綁定機制，是每一個線程都可以獨立地改變自己的副本，而不會和其它線程的副本衝突。

從線程的角度看，每個線程都保持一個對其線程局部變量副本的隱式引用，只要線程是活動的並且 ThreadLocal 實例是可訪問的；在線程消失之後，其線程局部實例的所有副本都會被垃圾回收（除非存在對這些副本的其他引用）。

通過ThreadLocal存取的數據，總是與當前線程相關，也就是説，JVM 為每個運行的線程，綁定了私有的本地實例存取空間，從而為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是如何做到為每一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，用於存儲每一個線程的變量的副本。

概括起來説，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，讓不同的線程排隊訪問，而後者為每一個線程都提供了一份變量，因此可以同時訪問而互不影響。

　　二、API説明

ThreadLocal()

創建一個線程本地變量。

T get()

返回此線程局部變量的當前線程副本中的值，如果這是線程第一次調用該方法，則創建並初始化此副本。

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獲得每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。如果線程先於 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；如果程序員希望將線程局部變量初始化為 null 以外的某個值，則必須為 ThreadLocal 創建子類，並重寫此方法。通常，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。這可能有助於減少線程局部變量的存儲需求。如果再次訪問此線程局部變量，那麼在默認情況下它將擁有其 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為指定值。許多應用程序不需要這項功能，它們只依賴於 initialValue() 方法來設置線程局部變量的值。

在程序中一般都重寫initialValue方法，以給定一個特定的初始值。

　　三、一.對ThreadLocal的理解

ThreadLocal，很多地方叫做線程本地變量，也有些地方叫做線程本地存儲，其實意思差不多。可能很多朋友都知道ThreadLocal為變量在每個線程中都創建了一個副本，那麼每個線程可以訪問自己內部的副本變量。

這句話從字面上看起來很容易理解，但是真正理解並不是那麼容易。

我們還是先來看一個例子：

class ConnectionManager { private static Connection connect = null; public static Connection openConnection() { if(connect == null){ connect = onnection(); } return connect; } public static void closeConnection() { if(connect!=null) e(); }}

假設有這樣一個數據庫鏈接管理類，這段代碼在單線程中使用是沒有任何問題的，但是如果在多線程中使用呢？很顯然，在多線程中使用會存在線程安全問題：第一，這裏面的2個方法都沒有進行同步，很可能在openConnection方法中會多次創建connect；第二，由於connect是共享變量，那麼必然在調用connect的地方需要使用到同步來保障線程安全，因為很可能一個線程在使用connect進行數據庫操作，而另外一個線程調用closeConnection關閉鏈接。

所以出於線程安全的考慮，必須將這段代碼的兩個方法進行同步處理，並且在調用connect的地方需要進行同步處理。

這樣將會大大影響程序執行效率，因為一個線程在使用connect進行數據庫操作的時候，其他線程只有等待。

那麼大家來仔細分析一下這個問題，這地方到底需不需要將connect變量進行共享？事實上，是不需要的。假如每個線程中都有一個connect變量，各個線程之間對connect變量的訪問實際上是沒有依賴關係的，即一個線程不需要關心其他線程是否對這個connect進行了修改的。

到這裏，可能會有朋友想到，既然不需要在線程之間共享這個變量，可以直接這樣處理，在每個需要使用數據庫連接的方法中具體使用時才創建數據庫鏈接，然後在方法調用完畢再釋放這個連接。比如下面這樣：

class ConnectionManager { private Connection connect = null; public Connection openConnection() { if(connect == null){ connect = onnection(); } return connect; } public void closeConnection() { if(connect!=null) e(); }} class Dao{ public void () { ConnectionManager connectionManager = new ConnectionManager(); Connection connection = Connection(); //使用connection進行操作 eConnection(); }}

這樣處理確實也沒有任何問題，由於每次都是在方法內部創建的連接，那麼線程之間自然不存在線程安全問題。但是這樣會有一個致命的影響：導致服務器壓力非常大，並且嚴重影響程序執行性能。由於在方法中需要頻繁地開啟和關閉數據庫連接，這樣不盡嚴重影響程序執行效率，還可能導致服務器壓力巨大。

那麼這種情況下使用ThreadLocal是再適合不過的了，因為ThreadLocal在每個線程中對該變量會創建一個副本，即每個線程內部都會有一個該變量，且在線程內部任何地方都可以使用，線程之間互不影響，這樣一來就不存在線程安全問題，也不會嚴重影響程序執行性能。

但是要注意，雖然ThreadLocal能夠解決上面説的問題，但是由於在每個線程中都創建了副本，所以要考慮它對資源的消耗，比如內存的佔用會比不使用ThreadLocal要大。

　　四、實例

創建一個Bean，通過不同的線程對象設置Bean屬性，保證各個線程Bean對象的獨立性。

/** * Created by IntelliJ IDEA. * User: leizhimin * Date: 2007-11-23 * Time: 10:45:02 * 學生 */public class Student { private int age = 0; //年齡 public int getAge() { return ; } public void setAge(int age) { = age; }} /** * Created by IntelliJ IDEA. * User: leizhimin * Date: 2007-11-23 * Time: 10:53:33 * 多線程下測試程序 */public class ThreadLocalDemo implements Runnable { //創建線程局部變量studentLocal，在後面你會發現用來保存Student對象 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"); t(); t(); } public void run() { accessStudent(); } /** * 示例業務方法，用來測試 */ public void accessStudent() { //獲取當前線程的名字 String currentThreadName = entThread()ame(); tln(currentThreadName + " is running!"); //產生一個隨機數並打印 Random random = new Random(); int age = Int(100); tln("thread " + currentThreadName + " set age to:" + age); //獲取一個Student對象，並將隨機數年齡插入到對象屬性中 Student student = getStudent(); ge(age); tln("thread " + currentThreadName + " first read age is:" + ge()); try { p(500); } catch (InterruptedException ex) { tStackTrace(); } tln("thread " + currentThreadName + " second read age is:" + ge()); } protected Student getStudent() { //獲取本地線程變量並強制轉換為Student類型 Student student = (Student) (); //線程首次執行此方法的時候，()肯定為null if (student == null) { //創建一個Student對象，並保存到本地線程變量studentLocal中 student = new Student(); (student); } return student; }}

運行結果：

a is running! thread a set age to:76 b is running! thread b set age to:27 thread a first read age is:76 thread b first read age is:27 thread a second read age is:76 thread b second read age is:27

可以看到a、b兩個線程age在不同時刻打印的值是完全相同的。這個程序通過妙用ThreadLocal，既實現多線程併發，遊兼顧數據的安全性。

　五、ThreadLocal使用的一般步驟

1、在多線程的類（如ThreadDemo類）中，創建一個ThreadLocal對象threadXxx，用來保存線程間需要隔離處理的對象xxx。

2、在ThreadDemo類中，創建一個獲取要隔離訪問的數據的方法getXxx()，在方法中判斷，若ThreadLocal對象為null時候，應該new()一個隔離訪問類型的對象，並強制轉換為要應用的類型。

3、在ThreadDemo類的run()方法中，通過getXxx()方法獲取要操作的數據，這樣可以保證每個線程對應一個數據對象，在任何時刻都操作的是這個對象。