深入解析Java中ThreadLocal線程類的作用和用法
ThreadLocal與線程成員變量還有區(qū)別，ThreadLocal該類提供了線程局部變量。這個局部變量與一般的成員變量不一樣，ThreadLocal的變量在被多個線程使用時候，每個線程只能拿到該變量的一個副本，這是Java API中的描述，通過閱讀API源碼，發(fā)現(xiàn)并非副本，副本什么概念？克隆品? 或者是別的樣子，太模糊。
準確的說，應該是ThreadLocal類型的變量內部的注冊表（Map<Thread,T>）發(fā)生了變化，但ThreadLocal類型的變量本身的確是一個，這才是本質！
下面就做個例子：
一、標準例子
定義了MyThreadLocal類，創(chuàng)建它的一個對象tlt，分別給四個線程使用，結果四個線程tlt變量并沒有出現(xiàn)共用現(xiàn)象，二是各用各的，這說明，四個線程使用的是tlt的副本（克隆品）。
/**
* 使用了ThreadLocal的類
*/
public class MyThreadLocal {
//定義了一個ThreadLocal變量，用來保存int或Integer數(shù)據(jù)
private ThreadLocal<Integer> tl = new ThreadLocal<Integer>() {
@Override
protected Integer initialValue() {
return 0;
}
};
public Integer getNextNum() {
//將tl的值獲取后加1，并更新設置t1的值
tl.set(tl.get() + 1);
return tl.get();
}
}
/**
* 測試線程
*/
public class TestThread extends Thread {
private MyThreadLocal tlt = new MyThreadLocal();
public TestThread(MyThreadLocal tlt) {
this.tlt = tlt;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 3; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + tlt.getNextNum());
}
}
}
/**
* ThreadLocal測試
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
MyThreadLocal tlt = new MyThreadLocal();
Thread t1 = new TestThread(tlt);
Thread t2 = new TestThread(tlt);
Thread t3 = new TestThread(tlt);
Thread t4 = new TestThread(tlt);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
可以看出，三個線程各自獨立編號，互不影響：
Thread-0 1 Thread-1 1 Thread-0 2 Thread-1 2 Thread-0 3 Thread-1 3 Thread-2 1 Thread-3 1 Thread-2 2 Thread-3 2 Thread-2 3 Thread-3 3 Process finished with exit code 0
tlt對象是一個，廢話tl對象也是一個，因為組合關系是一對一的。但是tl對象內部的Map隨著線程的增多，會創(chuàng)建很多Integer對象。只是Integer和int已經(jīng)通用了。所以感覺不到Integer的對象屬性。
二、不用ThreadLocal
假如不用ThreadLocal，只需要將MyThreadLocal類重新定義為：
/**
* 使用了ThreadLocal的類
*/
public class MyThreadLocal {
private Integer t1 = 0;
public Integer getNextNum(){
return t1=t1+1;
}
// 定義了一個ThreadLocal變量，用來保存int或Integer數(shù)據(jù)
// private ThreadLocal<Integer> tl = new ThreadLocal<Integer>() {
// @Override
// protected Integer initialValue() {
// return 0;
// }
// };
//
// public Integer getNextNum() {
// //將tl的值獲取后加1，并更新設置t1的值
// tl.set(tl.get() + 1);
// return tl.get();
// }
}
然后運行測試：
Thread-2 1 Thread-2 2 Thread-1 4 Thread-1 6 Thread-3 3 Thread-3 9 Thread-3 10 Thread-1 8 Thread-0 7 Thread-0 11 Thread-0 12 Thread-2 5 Process finished with exit code 0
從這里可以看出，四個線程共享了tlt變量，結果每個線程都直接修改tlt的屬性。
三、自己實現(xiàn)個ThreadLocal
package com.lavasoft.test2;
import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
* 使用了ThreadLocal的類
*/
public class MyThreadLocal {
//定義了一個ThreadLocal變量，用來保存int或Integer數(shù)據(jù)
private com.lavasoft.test2.ThreadLocal<Integer> tl = new com.lavasoft.test2.ThreadLocal<Integer>() {
@Override
protected Integer initialValue() {
return 0;
}
};
public Integer getNextNum() {
//將tl的值獲取后加1，并更新設置t1的值
tl.set(tl.get() + 1);
return tl.get();
}
}
class ThreadLocal<T> {
private Map<Thread, T> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<Thread, T>());
public ThreadLocal() {
}
protected T initialValue() {
return null;
}
public T get() {
Thread t = Thread.currentThread();
T obj = map.get(t);
if (obj == null && !map.containsKey(t)) {
obj = initialValue();
map.put(t, obj);
}
return obj;
}
public void set(T value) {
map.put(Thread.currentThread(), value);
}
public void remove() {
map.remove(Thread.currentThread());
}
}
運行測試：
Thread-0 1 Thread-0 2 Thread-0 3 Thread-2 1 Thread-2 2 Thread-3 1 Thread-2 3 Thread-3 2 Thread-1 1 Thread-3 3 Thread-1 2 Thread-1 3 Process finished with exit code 0
很意外，這個山寨版的ThreadLocal也同樣運行很好，實現(xiàn)了JavaAPI中ThreadLocal的功能。
四、透過現(xiàn)象看本質
其實從程序角度看，tlt變量的確是一個，毫無疑問的。但是為什么打印出來的數(shù)字就互不影響呢？
是因為使用了Integer嗎？-----不是。
原因是：protected T initialValue()和get()，因為每個線程在調用get()時候，發(fā)現(xiàn)Map中不存在就創(chuàng)建。調用它的時候，就創(chuàng)建了一個新變量，類型為T。每次都新建，當然各用個的互不影響了。
為了看清本質，將Integer換掉，重寫部分類：
package com.lavasoft.test2;
import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
* 使用了ThreadLocal的類
*/
public class MyThreadLocal {
//定義了一個ThreadLocal變量，用來保存int或Integer數(shù)據(jù)
// private ThreadLocal<Bean> tl = new ThreadLocal<Bean>() {
private com.lavasoft.test2.ThreadLocal<Bean> tl = new com.lavasoft.test2.ThreadLocal<Bean>() {
@Override
protected Bean initialValue() {
return new Bean();
}
};
@Override
public String toString() {
return "MyThreadLocal{" +
"tl=" + tl +
'}';
}
public Bean getBean() {
return tl.get();
}
}
class ThreadLocal<T> {
private Map<Thread, T> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<Thread, T>());
public ThreadLocal() {
}
protected T initialValue() {
return null;
}
public T get() {
Thread t = Thread.currentThread();
T obj = map.get(t);
if (obj == null && !map.containsKey(t)) {
obj = initialValue();
map.put(t, obj);
}
return obj;
}
public void set(T value) {
map.put(Thread.currentThread(), value);
}
public void remove() {
map.remove(Thread.currentThread());
}
}
package com.lavasoft.test2;
/**
* 測試Bean
*/
public class Bean {
private String id = "0";
private String name = "none";
public Bean() {
}
public Bean(String id, String name) {
this.id = id;
this.name = name;
}
public String getId() {
return id;
}
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String showinfo() {
return "Bean{" +
"id='" + id + '\'' +
", name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
package com.lavasoft.test2;
/**
* 測試線程
*/
public class TestThread extends Thread {
private MyThreadLocal tlt = new MyThreadLocal();
public TestThread(MyThreadLocal tlt) {
this.tlt = tlt;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(">>>>>:" + tlt);
for (int i = 0; i < 3; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" +tlt.getBean()+"\t"+tlt.getBean().showinfo());
}
}
}
然后運行測試：
>>>>>:MyThreadLocal{tl=com.lavasoft.test2.MyThreadLocal$1@1de3f2d}
>>>>>:MyThreadLocal{tl=com.lavasoft.test2.MyThreadLocal$1@1de3f2d}
>>>>>:MyThreadLocal{tl=com.lavasoft.test2.MyThreadLocal$1@1de3f2d}
>>>>>:MyThreadLocal{tl=com.lavasoft.test2.MyThreadLocal$1@1de3f2d}
Thread-1 com.lavasoft.test2.Bean@291aff Bean{id='0', name='none'}
Thread-2 com.lavasoft.test2.Bean@fe64b9 Bean{id='0', name='none'}
Thread-3 com.lavasoft.test2.Bean@186db54 Bean{id='0', name='none'}
Thread-2 com.lavasoft.test2.Bean@fe64b9 Bean{id='0', name='none'}
Thread-2 com.lavasoft.test2.Bean@fe64b9 Bean{id='0', name='none'}
Thread-0 com.lavasoft.test2.Bean@291aff Bean{id='0', name='none'}
Thread-3 com.lavasoft.test2.Bean@186db54 Bean{id='0', name='none'}
Thread-3 com.lavasoft.test2.Bean@186db54 Bean{id='0', name='none'}
Thread-1 com.lavasoft.test2.Bean@291aff Bean{id='0', name='none'}
Thread-0 com.lavasoft.test2.Bean@291aff Bean{id='0', name='none'}
Thread-0 com.lavasoft.test2.Bean@291aff Bean{id='0', name='none'}
Thread-1 com.lavasoft.test2.Bean@291aff Bean{id='0', name='none'}
Process finished with exit code 0
從打印結果很清楚的看到，MyThreadLocal的tlt對象的確是一個，tlt對象里的ThreadLocal的tl對象也是一個，但是，將t1t給每個線程用的時候，線程會重新創(chuàng)建Bean對象加入到ThreadLocal的Map中去使用。
關于ThreadLocal的幾個誤區(qū)：
一、ThreadLocal是java線程的一個實現(xiàn)
ThreadLocal的確是和java線程有關，不過它并不是java線程的一個實現(xiàn)，它只是用來維護本地變量。針對每個線程，提供自己的變量版本，主要是為了避免線程沖突，每個線程維護自己的版本。彼此獨立，修改不會影響到對方。
二、ThreadLocal是相對于每個session的
ThreadLocal顧名思義，是針對線程。在java web編程上，每個用戶從開始到會話結束，都有自己的一個session標識。但是ThreadLocal并不是在會話層上。其實，Threadlocal是獨立于用戶session的。它是一種服務器端行為，當服務器每生成一個新的線程時，就會維護自己的ThreadLocal。
對于這個誤解，個人認為應該是開發(fā)人員在本地基于一些應用服務器測試的結果。眾所周知，一般的應用服務器都會維護一套線程池，也就是說，對于每次訪問，并不一定就新生成一個線程。而是自己有一個線程緩存池。對于訪問，先從緩存池里面找到已有的線程，如果已經(jīng)用光，才去新生成新的線程。
所以，由于開發(fā)人員自己在測試時，一般只有他自己在測，這樣服務器的負擔很小，這樣導致每次訪問可能是共用同樣一個線程，導致會有這樣的誤解：每個session有一個ThreadLocal
三、ThreadLocal是相對于每個線程的，用戶每次訪問會有新的ThreadLocal
理論上來說，ThreadLocal是的確是相對于每個線程，每個線程會有自己的ThreadLocal。但是上面已經(jīng)講到，一般的應用服務器都會維護一套線程池。因此，不同用戶訪問，可能會接受到同樣的線程。因此，在做基于TheadLocal時，需要謹慎，避免出現(xiàn)ThreadLocal變量的緩存，導致其他線程訪問到本線程變量
四、對每個用戶訪問，ThreadLocal可以多用
可以說，ThreadLocal是一把雙刃劍，用得來的話可以起到非常好的效果。但是，ThreadLocal如果用得不好，就會跟全局變量一樣。代碼不能重用，不能獨立測試。因為，一些本來可以重用的類，現(xiàn)在依賴于ThreadLocal變量。如果在其他沒有ThreadLocal場合，這些類就變得不可用了。個人覺得ThreadLocal用得很好的幾個應用場合，值得參考
1、存放當前session用戶：quake want的jert
2、存放一些context變量，比如webwork的ActionContext
3、存放session，比如Spring hibernate orm的session
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