多線程中的ThreadLocal 詳解

原創

2020-02-21 16:06

要了解ThreadLocal，首先搞清楚ThreadLocal 是什麼？是用來解決什麼問題的？

ThreadLocal 是線程的局部變量，是每一個線程所單獨持有的，其他線程不能對其進行訪問， 通常是類中的 private static 字段，是對該字段初始值的一個拷貝，它們希望將狀態與某一個線程（例如，用戶 ID 或事務 ID）相關聯

我們知道有時候一個對象的變量會被多個線程所訪問，這時就會有線程安全問題，當然我們可以使用synchorinized 關鍵字來爲此變量加鎖，進行同步處理，從而限制只能有一個線程來使用此變量，但是加鎖會大大影響程序執行效率，此外我們還可以使用ThreadLocal來解決對某一個變量的訪問衝突問題。

當使用ThreadLocal維護變量的時候爲每一個使用該變量的線程提供一個獨立的變量副本，即每個線程內部都會有一個該變量，這樣同時多個線程訪問該變量並不會彼此相互影響，因此他們使用的都是自己從內存中拷貝過來的變量的副本，這樣就不存在線程安全問題，也不會影響程序的執行性能。

但是要注意，雖然ThreadLocal能夠解決上面說的問題，但是由於在每個線程中都創建了副本，所以要考慮它對資源的消耗，比如內存的佔用會比不使用ThreadLocal要大。

ThreadLocal 方法使用詳解

ThreadLocal 的幾個方法： ThreadLocal 可以存儲任何類型的變量對象， get返回的是一個Object對象，但是我們可以通過泛型來制定存儲對象的類型。

public T get() { } // 用來獲取ThreadLocal在當前線程中保存的變量副本
public void set(T value) { } //set()用來設置當前線程中變量的副本
public void remove() { } //remove()用來移除當前線程中變量的副本
protected T initialValue() { } //initialValue()是一個protected方法，一般是用來在使用時進行重寫的

Thread 在內部是通過ThreadLocalMap來維護ThreadLocal變量表，在Thread類中有一個threadLocals 變量，是ThreadLocalMap類型的，它就是爲每一個線程來存儲自身的ThreadLocal變量的， ThreadLocalMap是ThreadLocal類的一個內部類，這個Map裏面的最小的存儲單位是一個Entry，它使用ThreadLocal作爲key，變量作爲 value，這是因爲在每一個線程裏面，可能存在着多個ThreadLocal變量

初始時，在Thread裏面，threadLocals爲空，當通過ThreadLocal變量調用get()方法或者set()方法，就會對Thread類中的threadLocals進行初始化，並且以當前ThreadLocal變量爲鍵值，以ThreadLocal要保存的副本變量爲value，存到threadLocals。
然後在當前線程裏面，如果要使用副本變量，就可以通過get方法在threadLocals裏面查找

ThreadLocal是如何爲每一個線程創建一個變量副本的，下面舉一個例子來看一看。例子來源於博客http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920407.html

public class ThreadLocalTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final ThreadLocalTest test = new ThreadLocalTest();

        test.set();
        System.out.println(test.getLong());
        System.out.println(test.getString());
        // 在這裏新建了一個線程
        Thread thread1 = new Thread() {
            public void run() {
                test.set(); // 當這裏調用了set方法，進一步調用了ThreadLocal的set方法是，會將ThreadLocal變量存儲到該線程的ThreadLocalMap類型的成員變量threadLocals中，注意的是這個threadLocals變量是Thread線程的一個變量，而不是ThreadLocal類的變量。
                System.out.println(test.getLong());
                System.out.println(test.getString());
            };
        };
        thread1.start();
        thread1.join();

        System.out.println(test.getLong());
        System.out.println(test.getString());
    }

    ThreadLocal<Long> longLocal = new ThreadLocal<Long>();
    ThreadLocal<String> stringLocal = new ThreadLocal<String>();

    public void set() {
        longLocal.set(Thread.currentThread().getId());
        stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());
    }

    public long getLong() {
        return longLocal.get();
    }

    public String getString() {
        return stringLocal.get();
    }

}

代碼的輸出結果：
1
main
9
Thread-0
1
main

ThreadLocal 的應用場景

最常見的ThreadLocal使用場景爲
用來解決 數據庫連接、Session管理等。

數據庫連接：

Class A implements Runnable{
    private static ThreadLocal<Connection> connectionHolder = new ThreadLocal<Connection>() {
        public Connection initialValue() {
                return DriverManager.getConnection(DB_URL);
        }
    };

    public static Connection getConnection() {
           return connectionHolder.get();
    }
}

Session管理

private static final ThreadLocal threadSession = new ThreadLocal();

public static Session getSession() throws InfrastructureException {
    Session s = (Session) threadSession.get();
    try {
        if (s == null) {
            s = getSessionFactory().openSession();
            threadSession.set(s);
        }
    } catch (HibernateException ex) {
        throw new InfrastructureException(ex);
    }
    return s;
}

部分內容轉載自：
http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920407.html