Java多线程基础总结四：ThreadLocal

Java多线程基础总结四：ThreadLocal2012-06-23 iteye ftj20003说到ThreadLocal，首先说说这个类的命名。直观上看好像是个Thread的什么亲戚，但其实它想表达的意思是线程本地变量，也就是说每个线程自己的变量。它作为一个JDK5以后支持范型的类，主要是想利用范型把非线程安全的共享变量，封装成绑定线程的安全不共享变量。这样的解释我想我们多半能猜出它的实现思路：把一个共享变量在每个线程使用时，初始化一个副本，并且和线程绑定。以后所有的线程对共享变量的操作都是对线程内部那个副本，完全的线程内部变量的操作。

要实现这样功能类的设计，主要技术点是要能把副本和线程绑定映射，程序可以安全查找到当前线程的副本，修改后安全的绑定给线程。所以我们想到了Map的存储结构，ThreadLocal内部就是使用了线程安全的Map形式的存储把currentThread和变量副本一一映射。

既然要把共享的变成不共享的，那么就要变量满足一个场景：变量的状态不需要共享。例如无状态的bean在多线程之间是安全的，因为线程之间不需要同步bean的状态，用了就走（很不负责啊），想用就用。但是对于有状态的bean在线程之间则必须小心，线程A刚看到状态是a，正想利用a做事情，线程B把bean的状态改为了b，结果做了不该做的。但是如果有状态的bean不需要共享状态，每个线程看到状态a或者b都可以做出自己的行为，这种情况下不同步的选择就是ThreadLocal了。

利用ThreadLocal的优势就在于根本不用担心有状态的bean为了状态的一致而牺牲性能，去使用synchronized限制只有一个线程在同一时间做出关于bean状态的行为。而是多个线程同时根据自己持有的bean的副本的状态做出行为，这样的转变对于并发的支持是那么的不可思议。例如一个 Dao内有个Connection的属性，当多个线程使用Dao的同一个实例时，问题就来了：多个线程用一个Connection，而且它还是有连接，关闭等等的状态转变的，我们很敏感的想到这个属性不安全！再看这个属性，其实它是多么的想告诉线程哥哥们：我的这些状态根本就不想共享，不要因为我的状态而不敢一起追求。线程哥哥们也郁闷：你要是有多胞胎姐妹该多好啊！这时候ThreadLocal大哥过来说：小菜，我来搞定！你们这些线程一人一个 Connection，你想关就关，想连接就连接，再也不用抱怨说它把你的连接关了。这样Dao的实例再也不用因为自己有个不安全的属性而自卑了。当然 ThreadLocal的思路虽然是很好的，但是官方的说法是最初的实现性能并不好，随着Map结构和Thread.currentThread的改进，性能较之synchronized才有了明显的优势。所以要是使用的是JDK1.2,JDK1.3等等，也不要妄想麻雀变凤凰...

再看ThreadLocal和synchronized的本质。前者不在乎多占点空间，但是绝对的忍受不了等待；后者对等待无所谓，但是就是不喜欢浪费空间。这也反映出了算法的一个规律：通常是使用场景决定时间和空间的比例，既省时又省地的算法多数情况下只存在于幻想之中。下面写个简单的例子解释一下，不过个人觉得设计的例子不太好，以后有实际的启发再替换吧。

Java代码

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/** 
  * User: yanxuxin 
  * Date: Dec 14, 2009 
  * Time: 9:26:41 PM 
  */
public class ThreadLocalSample extends Thread {
   private OperationSample2 operationSample;

   public ThreadLocalSample（OperationSample2 operationSample） {
     this.operationSample = operationSample;
   }

   @Override
   public void run（） {
     operationSample.printAndIncrementNum（）;
   }

   public static void main（String[] args） {

     final OperationSample2 operation = new OperationSample2（）;//The shared Object for threads.

     for （int i = 0; i < 5; i++） {
       new ThreadLocalSample（operation）.start（）;
     }
   }
}

class OperationSample {
   private int num;

   //public synchronized void printAndIncrementNum（） {
   public void printAndIncrementNum（） {
     for （int i = 0; i < 2; i++） {
       System.out.println（Thread.currentThread（）.getName（） + "[id=" + num + "]"）;
       num += 10;
     }
   }
}

class OperationSample2 {

   private static ThreadLocal<Integer> threadArg = new ThreadLocal<Integer>（） {
     @Override
     protected Integer initialValue（） {
       return 0;
     }
   };

   public void printAndIncrementNum（） {
     for （int i = 0; i < 2; i++） {
       int num = threadArg.get（）;
       threadArg.set（num + 10）;
       System.out.println（Thread.currentThread（）.getName（） + "[id=" + num + "]"）;
     }
   }
}

class OperationSample3 {

   private static final AtomicInteger uniqueId = new AtomicInteger（0）;
   private static ThreadLocal<Integer> threadArg = new ThreadLocal<Integer>（） {
     @Override
     protected Integer initialValue（） {
       return uniqueId.getAndIncrement（）;
     }
   };

   public void printAndIncrementNum（） {
     for （int i = 0; i < 2; i++） {
       int num = threadArg.get（）;
       threadArg.set（num + 10）;
       System.out.println（Thread.currentThread（）.getName（） + "[id=" + num + "]"）;
     }
   }
}