ThreadLocal 详解

ThreadLocal 翻译比较准确的叫法应该是 : 线程局部变量

应用场景 : 当很多线程需要多次使用同一个对象，并且需要该对象具有相同初始化值的时候最适合使用 ThreadLocal

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

ThreadLocal类主要使用的方法 :

1> void set(Object value) : 设置当前线程的线程局部变量的值

2> public Object get() : 该方法返回当前线程所对应的线程局部变量

3> 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

4> 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

注 : 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()

Thread 同步机制的比较

ThreadLocal 和 线程同步机制 都是解决多线程中相同变量的访问冲突问题

在同步机制中，通过对象的锁机制保证同一时间只有一个线程访问变量。这时该变量是多个线程共享的，使用同步机制要求程序慎密地分析什么时候对变量进行读写，什么时候需要锁定某个对象，什么时候释放对象锁等繁杂的问题，程序设计和编写难度相对较大

ThreadLocal则从另一个角度来解决多线程的并发访问。ThreadLocal会为每一个线程提供一个独立的变量副本，从而隔离了多个线程对数据的访问冲突。因为每一个线程都拥有自己的变量副本，从而也就没有必要对该变量进行同步了。ThreadLocal提供了线程安全的共享对象，在编写多线程代码时，可以把不安全的变量封装进ThreadLocal。由于ThreadLocal中可以持有任何类型的对象，低版本JDK所提供的get()返回的是Object对象，需要强制类型转换。但JDK 5.0通过泛型很好的解决了这个问题，在一定程度地简化ThreadLocal的使用

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

public classTestDaoNew {

    // 使用ThreadLocal保存Connection变量
    private static ThreadLocal<Connection>connThreadLocal= new ThreadLocal<Connection>();

    public static Connection getConnection() {

        // 如果connThreadLocal没有本线程对应的Connection创建一个新的Connection，并将其保存到线程本地变量中
        if (connThreadLocal.get() ==null) {

            Connection conn =null;

            try {

                conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/test","username","password");

            } catch (SQLException e) {

                e.printStackTrace();

            }

            connThreadLocal.set(conn);

            return conn;

        } else {

            return connThreadLocal.get();// 如果有Connection则直接返回线程本地变量
        }

    }

    public void addTopic()throws SQLException {

        // 从ThreadLocal中获取线程对应的Connection
        Statement stat = getConnection().createStatement();

    }

}

不同的线程在使用TopicDao时，先判断connThreadLocal.get()是否是null，如果是null，则说明当前线程还没有对应的Connection对象，这时创建一个Connection对象并添加到本地线程变量中；如果不为null，则说明当前的线程已经拥有了Connection对象，直接使用就可以了。这样，就保证了不同的线程使用线程相关的Connection，而不会使用其它线程的Connection。因此，这个TopicDao就可以做到singleton共享

也可以这样写

public classConnectionManager {

    private static ThreadLocal<Connection>connectionHolder= new ThreadLocal<Connection>() {

        @Override
        protected Connection initialValue() {

            Connection conn =null;

            try {

                conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/test","username","password");

            } catch (SQLException e) {

                e.printStackTrace();

            }

            return conn;

        }

    };

    public static Connection getConnection() {

        return connectionHolder.get();

    }

    public static void setConnection(Connection conn) {

        connectionHolder.set(conn);

    }

}

ThreadLocal的set()方法的源码如下

public voidset(T value) {

    Thread t = Thread.currentThread();

    ThreadLocalMap map = getMap(t);

    if (map != null) {

        map.set(this, value);

    } else {

        createMap(t, value);

    }

}

通过 getMap(Thread t)方法获取一个和当前线程相关的 ThreadLocalMap，然后将变量的值设置到这个 ThreadLocalMap对象中，当然如果获取到的 ThreadLocalMap对象为空，就通过 createMap方法创建。线程隔离的秘密，就在于ThreadLocalMap这个类。ThreadLocalMap 是 ThreadLocal类 的一个静态内部类，它实现了键值对的设置和获取（对比Map对象来理解），每个线程中都有一个独立的ThreadLocalMap副本，它所存储的值，只能被当前线程读取和修改。ThreadLocal类 通过操作每一个线程特有的ThreadLocalMap副本，从而实现了变量访问在不同线程中的隔离。因为每个线程的变量都是自己特有的，完全不会有并发错误。还有一点就是，ThreadLocalMap存储的键值对中的键是 this对象指向的 ThreadLocal对象，而值就是你所设置的对象

上面代码中出现的 getMap 和 createMap 方法的源码如下 :

ThreadLocalMap getMap(Thread t) {

    return t.threadLocals;

}

voidcreateMap(Thread t, T firstValue) {

    t.threadLocals= new ThreadLocalMap(this, firstValue);

}