java.lang.ThreadLocal類如何使用

這篇文章主要介紹了java.lang.ThreadLocal類如何使用的相關知識，內容詳細易懂，操作簡單快捷，具有一定借鑒價值，相信大家閱讀完這篇java.lang.ThreadLocal類如何使用文章都會有所收獲，下面我們一起來看看吧。

一、概述

ThreadLocal是什么呢？其實ThreadLocal并非是一個線程的本地實現版本，它并不是一個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沖突。

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，只要線程是活動的并且 ThreadLocal 實例是可訪問的；在線程消失之后，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，也就是說，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并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，用于存儲每一個線程的變量的副本。

概括起來說，對于多線程資源共享的問題，同步機制采用了“以時間換空間”的方式，而ThreadLocal采用了“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，而后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說明

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，則創建并初始化此副本。

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。如果線程先于 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，并重寫此方法。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，并返回新構造的對象。

void remove()

移除此線程局部變量的值。這可能有助于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，那么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，它們只依賴于 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、典型實例

1、Hiberante的Session 工具類HibernateUtil

這個類是Hibernate官方文檔中HibernateUtil類，用于session管理。

public class HibernateUtil {
private static Log log = LogFactory.getLog(HibernateUtil.class);
private static final SessionFactory sessionFactory; //定義SessionFactory
static {
try {
// 通過默認配置文件hibernate.cfg.xml創建SessionFactory
sessionFactory = new Configuration().configure().buildSessionFactory();
} catch (Throwable ex) {
log.error("初始化SessionFactory失敗！", ex);
throw new ExceptionInInitializerError(ex);
}
}
//創建線程局部變量session，用來保存Hibernate的Session
public static final ThreadLocal session = new ThreadLocal();
/**
* 獲取當前線程中的Session
* @return Session
* @throws HibernateException
*/
public static Session currentSession() throws HibernateException {
Session s = (Session) session.get();
// 如果Session還沒有打開，則新開一個Session
if (s == null) {
s = sessionFactory.openSession();
session.set(s); //將新開的Session保存到線程局部變量中
}
return s;
}
public static void closeSession() throws HibernateException {
//獲取線程局部變量，并強制轉換為Session類型
Session s = (Session) session.get();
session.set(null);
if (s != null)
s.close();
}
}

在這個類中，由于沒有重寫ThreadLocal的initialValue()方法，則首次創建線程局部變量session其初始值為null，第一次調用currentSession()的時候，線程局部變量的get()方法也為null。因此，對session做了判斷，如果為null，則新開一個Session，并保存到線程局部變量session中，這一步非常的關鍵，這也是“public static final ThreadLocal session = new ThreadLocal()”所創建對象session能強制轉換為Hibernate Session對象的原因。

2、另外一個實例

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 this.age;
}
public void setAge(int age) {
this.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，在后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");
t1.start();
t2.start();
}
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 = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(currentThreadName + " is running!");
//產生一個隨機數并打印
Random random = new Random();
int age = random.nextInt(100);
System.out.println("thread " + currentThreadName + " set age to:" + age);
//獲取一個Student對象，并將隨機數年齡插入到對象屬性中
Student student = getStudent();
student.setAge(age);
System.out.println("thread " + currentThreadName + " first read age is:" + student.getAge());
try {
Thread.sleep(500);
}
catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace();
}
System.out.println("thread " + currentThreadName + " second read age is:" + student.getAge());
}
protected Student getStudent() {
//獲取本地線程變量并強制轉換為Student類型
Student student = (Student) studentLocal.get();
//線程首次執行此方法的時候，studentLocal.get()肯定為null
if (student == null) {
//創建一個Student對象，并保存到本地線程變量studentLocal中
student = new Student();
studentLocal.set(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，既實現多線程并發，游兼顧數據的安全性。

四、總結

ThreadLocal使用場合主要解決多線程中數據數據因并發產生不一致問題。ThreadLocal為每個線程的中并發訪問的數據提供一個副本，通過訪問副本來運行業務，這樣的結果是耗費了內存，單大大減少了線程同步所帶來性能消耗，也減少了線程并發控制的復雜度。

ThreadLocal不能使用原子類型，只能使用Object類型。ThreadLocal的使用比synchronized要簡單得多。

ThreadLocal和Synchonized都用于解決多線程并發訪問。但是ThreadLocal與synchronized有本質的區別。synchronized是利用鎖的機制，使變量或代碼塊在某一時該只能被一個線程訪問。而ThreadLocal為每一個線程都提供了變量的副本，使得每個線程在某一時間訪問到的并不是同一個對象，這樣就隔離了多個線程對數據的數據共享。而Synchronized卻正好相反，它用于在多個線程間通信時能夠獲得數據共享。

Synchronized用于線程間的數據共享，而ThreadLocal則用于線程間的數據隔離。

當然ThreadLocal并不能替代synchronized,它們處理不同的問題域。Synchronized用于實現同步機制，比ThreadLocal更加復雜。

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，并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。

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