ThreadLocal的设计与利用
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ThreadLocal的设计与利用

2019-06-14

ThreadLocal的设计与利用

ThreadLocal的设计与利用

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早在Java 1.2推出之时，Java平台中就引入了一个新的支持：java.lang.ThreadLocal，给我们在编写多线程措施时提供了一种新的选择。利用这个东西类可以很简捷地编写出美妙的多线程措施，固然ThreadLocal很是有用，可是好像此刻相识它、利用它的伴侣还不多。

ThreadLocal是什么

ThreadLocal是什么呢？其实ThreadLocal并非是一个线程的当地实现版本，它并不是一个Thread，而是thread local variable（线程局部变量）。也许把它定名为ThreadLocalVar越发符合。线程局部变量（ThreadLocal）其实的坚守很是简朴，就是为每一个利用该变量的线程都提供一个变量值的副本，是每一个线程都可以独立地改变本身的副本，而不会和其它线程的副本斗嘴。从线程的角度看，就仿佛每一个线程都完全拥有该变量。线程局部变量并不是Java的新发现，在其它的一些语言编译器实现（如IBM XL FORTRAN）中，它在语言的条理提供了直接的支持。因为Java中没有提供在语言条理的直接支持，而是提供了一个ThreadLocal的类来提供支持，所以，在Java中编写线程局部变量的代码相比拟力鸠拙，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原因吧。

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); // 配置当前线程的线程局部变量副本的值

ThreadLocal有3个要领，个中值得留意的是initialValue()，该要领是一个protected的要领，显然是为了子类重写而特意实现的。该要领返回当前线程在该线程局部变量的初始值，这个要领是一个延迟挪用要领，在一个线程第1次挪用get()可能set(Object)时才执行，而且仅执行1次。ThreadLocal中简直实实现直接返回一个null：

protected Object initialValue() { return null; }

ThreadLocal是如何做到为每一个线程维护变量的副本的呢？其实实现的思路很简朴，在ThreadLocal类中有一个Map，用于存储每一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;
　 }
}

虽然，这并不是一个家产强度的实现，但JDK中的ThreadLocal的实现总体思路也雷同于此。


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ThreadLocal的利用

假如但愿线程局部变量初始化其它值，那么需要本身实现ThreadLocal的子类并重写该要领，凡是利用一个内部匿名类对ThreadLocal举办子类化，好比下面的例子，SerialNum类为每一个类分派一个序号：

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类的利用将很是地简朴，因为get()要领是static的，所以在需要获取当前线程的序号时，简朴地挪用：

int serial = SerialNum.get();

即可。

在线程是勾当的而且ThreadLocal工具是可会见的时，该线程就持有一个到该线程局部变量副本的隐含引用，当该线程运行竣事后，该线程拥有的所以线程局部变量的副本都将失效，并期待垃圾收集器收集。

ThreadLocal与其它同步机制的较量

ThreadLocal和其它同步机制对比有什么优势呢？ThreadLocal和其它所有的同步机制都是为了办理多线程中的对同一变量的会见斗嘴，在普通的同步机制中，是通过工具加锁来实现多个线程对同一变量的安详会见的。这时该变量是多个线程共享的，利用这种同步机制需要很细致地阐明在什么时候对变量举办读写，什么时候需要锁定某个工具，什么时候释放该工具的锁等等许多。所有这些都是因为多个线程共享了资源造成的。ThreadLocal就从另一个角度来办理多线程的并发会见，ThreadLocal会为每一个线程维护一个和该线程绑定的变量的副本，从而断绝了多个线程的数据，每一个线程都拥有本身的变量副本，从而也就没有须要对该变量举办同步了。ThreadLocal提供了线程安详的共享工具，在编写多线程代码时，可以把不安详的整个变量封装进ThreadLocal，可能把该工具的特定于线程的状态封装进ThreadLocal。

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由于ThreadLocal中可以持有任何范例的工具，所以利用ThreadLocal get当前线程的值是需要举办强制范例转换。但跟着新的Java版本（1.5）将模版的引入，新的支持模版参数的ThreadLocal<T>类将从中受益。也可以淘汰强制范例转换，并将一些错误查抄提前到了编译期，将必然水平地简化ThreadLocal的利用。

总结

虽然ThreadLocal并不能替代同步机制，两者面向的问题规模差异。同步机制是为了同步多个线程对沟通资源的并发会见，是为了多个线程之间举办通信的有效方法；而ThreadLocal是断绝多个线程的数据共享，从基础上就不在多个线程之间共享资源（变量），这样虽然不需要对多个线程举办同步了。所以，假如你需要举办多个线程之间举办通信，则利用同步机制；假如需要断绝多个线程之间的共享斗嘴，可以利用ThreadLocal，这将极大地简化你的措施，使措施越发易读、简捷。

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