JAVA线程8 - ThreadLocal

1、ThreadLocal简介

ThreadLocal并非一个Thread，而是Thread的局部变量。
当使用ThreadLocal维护变量时，ThreadLocal为每一个使用该变量的线程提供独立的变量副本，因此每个线程均可以独立地改变本身的副本，而不会影响其它线程所对应的副本。

2、为何会出现ThreadLocal类

在java多线程并发访问共享变量时，为了线程安全，咱们的作法多是对多个线程访问进行同步控制。可是这样会下降系统的性能。在JDK 1.2的版本中就提供java.lang.ThreadLocal类，它为每个线程都维护了一个变量，每一个线程都有了本身独立的变量后，就没有了并发下的线程安全问题。ThreadLocal类是以空间来换取线程安全的一种策略。

3、ThreadLocal原理

ThreadLocal为每个线程维护变量的副本实现思路：
在ThreadLocal类中有一个Map，用于存储每个线程的变量副本，Map中元素的键为线程对象，而值对应线程的变量副本。

4、实现一个简单的ThreadLocal

SimpleThreadLocal.java

public class SimpleThreadLocal {
    private Map valueMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap());

    public void set(Object newValue) {
        valueMap.put(Thread.currentThread(), newValue);	//键为线程对象，值为本线程的变量副本
    }

    public Object get() {
        Thread currentThread = Thread.currentThread();
        Object o = valueMap.get(currentThread);	//返回本线程对应的变量
        if (o == null && !valueMap.containsKey(currentThread)) {	//若是在Map中不存在，放到Map中保存起来。
            o = initialValue();
            valueMap.put(currentThread, o);
        }
        return o;
    }

    public void remove() {
        valueMap.remove(Thread.currentThread());
    }

    public Object initialValue() {
        return null;
    }
}

5、API介绍

void set(Object value)
   设置当前线程的线程局部变量的值；
public Object get()
   该方法返回当前线程所对应的线程局部变量；
public void remove()
   将当前线程局部变量的值删除，目的是为了减小内存的占用，该方法是JDK 5.0新增的方法。须要指出的是，当线程结束后，对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收，因此显式调用该方法清除线程的局部变量并非必须的操做，但它能够加快内存回收的速度；
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，而且仅执行1次。ThreadLocal中的默认实现直接返回一个null。 


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()。 

6、ThreadLocal使用

看一个运用ThreadLocal来实现数据库链接Connection对象线程隔离的例子

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;

public class ConnectionManager {

    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);
    }
}

说明：经过调用ConnectionManager.getConnection()方法，每一个线程获取到的，都是和当前线程绑定的那个Connection对象，第一次获取时，是经过initialValue()方法的返回值来设置值的。经过ConnectionManager.setConnection(Connection conn)方法设置的Connection对象，也只会和当前线程绑定。这样就实现了Connection对象在多个线程中的彻底隔离。在Spring容器中管理多线程环境下的Connection对象时，采用的思路和以上代码很是类似。

7、线程同步和ThreadLocal的比较

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。 Synchronized用于线程间的数据共享，而ThreadLocal则用于线程间的数据隔离。 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。 参考资料： http://my.oschina.net/lichhao/blog/111362 http://stamen.iteye.com/blog/1535120