Java中ThreadLocal的设计与使用

ThreadLocal是什么

ThreadLocal是什么呢？其实ThreadLocal并不是是一个线程的本地实现版本，它并非一个Thread，而是thread local variable（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）其实的功用很是简单，就是为每个使用该变量的线程都提供一个变量值的副本，是每个线程均可以独立地改变本身的副本，而不会和其它线程的副本冲突。从线程的角度看，就好像每个线程都彻底拥有该变量。线程局部变量并非Java的新发明，在其它的一些语言编译器实现（如IBM XL FORTRAN）中，它在语言的层次提供了直接的支持。由于Java中没有提供在语言层次的直接支持，而是提供了一个ThreadLocal的类来提供支持，因此，在Java中编写线程局部变量的代码相对比较笨拙，这也许是线程局部变量没有在Java中获得很好的普及的一个缘由吧

ThreadLocal的设计

首先看看ThreadLocal的接口： 

　　 　Object get() ; // 返回当前线程的线程局部变量副本 protected Object initialValue(); // 返回该线程局部变量的当前线程的初始值 
　　　 void set(Object value); // 设置当前线程的线程局部变量副本的值 

　　 ThreadLocal有3个方法，其中值得注意的是initialValue()，该方法是一个protected的方法，显然是为了子类重写而特地实现的。该方法返回当前线程在该线程局部变量的初始值，这个方法是一个延迟调用方法，在一个线程第1次调用get()或者set(Object)时才执行，而且仅执行1次。ThreadLocal中的确实实现直接返回一个null： 

　　protected Object initialValue() { return null; } 

　　ThreadLocal是如何作到为每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，用于存储每个线程的变量的副本。好比下面的示例实现： 

　　public class ThreadLocal 
　　{ 
　　 private Map values = Collections.synchronizedMap(new HashMap()); 
　　 public Object get() 
　　 { 
　　 Thread curThread = Thread.currentThread(); 
　　 Object o = values.get(curThread); 
　　 if (o == null && !values.containsKey(curThread)) 
　　 { 
　　　 o = initialValue(); 
　　　 values.put(curThread, o); 
　　 } 
　　 return o; 
　　 } 

　　 public void set(Object newValue) 
　　 { 
　　 values.put(Thread.currentThread(), newValue); 
　　 } 

　　 public Object initialValue() 
　　 { 
　　 return null; 
　　 } 
　　} 

　　固然，这并非一个工业强度的实现，但JDK中的ThreadLocal的实现整体思路也相似于此。 

　　 ThreadLocal的使用 

　　 若是但愿线程局部变量初始化其它值，那么须要本身实现ThreadLocal的子类并重写该方法，一般使用一个内部匿名类对ThreadLocal进行子类化，好比下面的例子，SerialNum类为每个类分配一个序号： 

　　public class SerialNum 
　　{ 
　　 // The next serial number to be assigned 

　　 private static int nextSerialNum = 0; 
　　 private static ThreadLocal serialNum = new ThreadLocal() 
　　 { 
　　 protected synchronized Object initialValue() 
　　 { 
　　　 return new Integer(nextSerialNum++); 
　　 } 
　　 }; 

　　 public static int get() 
　　 { 
　　 return ((Integer) (serialNum.get())).intValue(); 
　　 } 
　　} 

　　SerialNum类的使用将很是地简单，由于get()方法是static的，因此在须要获取当前线程的序号时，简单地调用： 

　　int serial = SerialNum.get(); 

　　便可。 

　　 在线程是活动的而且ThreadLocal对象是可访问的时，该线程就持有一个到该线程局部变量副本的隐含引用，当该线程运行结束后，该线程拥有的因此线程局部变量的副本都将失效，并等待垃圾收集器收集。 

　　 ThreadLocal与其它同步机制的比较 

　　 ThreadLocal和其它同步机制相比有什么优点呢？ThreadLocal和其它全部的同步机制都是为了解决多线程中的对同一变量的访问冲突，在普通的同步机制中，是经过对象加锁来实现多个线程对同一变量的安全访问的。这时该变量是多个线程共享的，使用这种同步机制须要很细致地分析在何时对变量进行读写