java.lang.ThreadLocal类研究

java.lang.ThreadLocal类研究

一、概述

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Java中一种较为特殊的线程绑定机制，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，每一个线程都保持一个对其线程局部变量副本的隐式引用，只要线程是活动的而且 ThreadLocal 实例是可访问的；在线程消失以后，其线程局部实例的全部副本都会被垃圾回收（除非存在对这些副本的其余引用）。

经过ThreadLocal存取的数据，老是与当前线程相关，也就是说，JVM 为每一个运行的线程，绑定了私有的本地实例存取空间，从而为多线程环境常出现的并发访问问题提供了一种隔离机制。

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。

归纳起来讲，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，让不一样的线程排队访问，然后者为每个线程都提供了一份变量，所以能够同时访问而互不影响。

二、API说明

ThreadLocal()

        建立一个线程本地变量。

T get()

        返回此线程局部变量的当前线程副本中的值，若是这是线程第一次调用该方法，则建立并初始化此副本。

protected  T initialValue()

        返回此线程局部变量的当前线程的初始值。最多在每次访问线程来得到每一个线程局部变量时调用此方法一次，即线程第一次使用 get() 方法访问变量的时候。若是线程先于 get 方法调用 set(T) 方法，则不会在线程中再调用 initialValue 方法。若该实现只返回 null；若是程序员但愿将线程局部变量初始化为 null 之外的某个值，则必须为 ThreadLocal 建立子类，并重写此方法。一般，将使用匿名内部类。initialValue 的典型实现将调用一个适当的构造方法，并返回新构造的对象。

void remove()

        移除此线程局部变量的值。这可能有助于减小线程局部变量的存储需求。若是再次访问此线程局部变量，那么在默认状况下它将拥有其 initialValue。

void set(T value)

        将此线程局部变量的当前线程副本中的值设置为指定值。许多应用程序不须要这项功能，它们只依赖于 initialValue() 方法来设置线程局部变量的值。

在程序中通常都重写initialValue方法，以给定一个特定的初始值。

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 + "设置后值:" + 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 + "设置后值:" + val.get());
		}
	}

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

运行结果：

主程序中设置值:123

A1初始值:null

A1设置后值:v[A1]

B1初始值:null

A2初始值:null

B1设置后值:v[B1]

A2设置后值:v[A2]

四、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为每一个线程的中并发访问的数据提供一个副本，经过访问副原本运行业务，这样的结果是耗费了内存，单大大减小了线程同步所带来性能消耗，也减小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。可是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为每个线程都提供了变量的副本，使得每一个线程在某一时间访问到的并非同一个对象，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讯时可以得到数据共享。

Synchronized用于线程间的数据共享，而ThreadLocal则用于线程间的数据隔离。

固然ThreadLocal并不能替代synchronized,它们处理不一样的问题域。Synchronized用于实现同步机制，比ThreadLocal更加复杂。