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(gè)局部變量與一般的成員變量不一樣，ThreadLocal的變量在被多個(gè)線程使用時(shí)候，每個(gè)線程只能拿到該變量的一個(gè)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(zhǔn)確的說，應(yīng)該是ThreadLocal類型的變量?jī)?nèi)部的注冊(cè)表（Map<Thread,T>）發(fā)生了變化，但ThreadLocal類型的變量本身的確是一個(gè)，這才是本質(zhì)！
下面就做個(gè)例子：
一、標(biāo)準(zhǔn)例子
定義了MyThreadLocal類，創(chuàng)建它的一個(gè)對(duì)象tlt，分別給四個(gè)線程使用，結(jié)果四個(gè)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(gè)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(gè)ThreadLocal變量，用來(lái)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(shè)置t1的值
tl.set(tl.get() + 1);
return tl.get();
}
}
/**
* 測(cè)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(cè)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(gè)線程各自獨(dú)立編號(hào)，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(duì)象是一個(gè)，廢話tl對(duì)象也是一個(gè)，因?yàn)榻M合關(guān)系是一對(duì)一的。但是tl對(duì)象內(nèi)部的Map隨著線程的增多，會(huì)創(chuàng)建很多Integer對(duì)象。只是Integer和int已經(jīng)通用了。所以感覺不到Integer的對(duì)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(gè)ThreadLocal變量，用來(lái)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(shè)置t1的值
// tl.set(tl.get() + 1);
// return tl.get();
// }
}
然后運(yùn)行測(cè)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(gè)線程共享了tlt變量，結(jié)果每個(gè)線程都直接修改tlt的屬性。
三、自己實(shí)現(xiàn)個(gè)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(gè)ThreadLocal變量，用來(lái)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(shè)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(yùn)行測(cè)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(gè)山寨版的ThreadLocal也同樣運(yùn)行很好，實(shí)現(xiàn)了JavaAPI中ThreadLocal的功能。
四、透過現(xiàn)象看本質(zhì)
其實(shí)從程序角度看，tlt變量的確是一個(gè)，毫無(wú)疑問的。但是為什么打印出來(lái)的數(shù)字就互不影響呢？
是因?yàn)槭褂昧薎nteger嗎？-----不是。
原因是：protected T initialValue()和get()，因?yàn)槊總€(gè)線程在調(diào)用get()時(shí)候，發(fā)現(xiàn)Map中不存在就創(chuàng)建。調(diào)用它的時(shí)候，就創(chuàng)建了一個(gè)新變量，類型為T。每次都新建，當(dāng)然各用個(gè)的互不影響了。
為了看清本質(zhì)，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(gè)ThreadLocal變量，用來(lái)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(cè)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(cè)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(yùn)行測(cè)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(jié)果很清楚的看到，MyThreadLocal的tlt對(duì)象的確是一個(gè)，tlt對(duì)象里的ThreadLocal的tl對(duì)象也是一個(gè)，但是，將t1t給每個(gè)線程用的時(shí)候，線程會(huì)重新創(chuàng)建Bean對(duì)象加入到ThreadLocal的Map中去使用。
關(guān)于ThreadLocal的幾個(gè)誤區(qū)：
一、ThreadLocal是java線程的一個(gè)實(shí)現(xiàn)
ThreadLocal的確是和java線程有關(guān)，不過它并不是java線程的一個(gè)實(shí)現(xiàn)，它只是用來(lái)維護(hù)本地變量。針對(duì)每個(gè)線程，提供自己的變量版本，主要是為了避免線程沖突，每個(gè)線程維護(hù)自己的版本。彼此獨(dú)立，修改不會(huì)影響到對(duì)方。
二、ThreadLocal是相對(duì)于每個(gè)session的
ThreadLocal顧名思義，是針對(duì)線程。在java web編程上，每個(gè)用戶從開始到會(huì)話結(jié)束，都有自己的一個(gè)session標(biāo)識(shí)。但是ThreadLocal并不是在會(huì)話層上。其實(shí)，Threadlocal是獨(dú)立于用戶session的。它是一種服務(wù)器端行為，當(dāng)服務(wù)器每生成一個(gè)新的線程時(shí)，就會(huì)維護(hù)自己的ThreadLocal。
對(duì)于這個(gè)誤解，個(gè)人認(rèn)為應(yīng)該是開發(fā)人員在本地基于一些應(yīng)用服務(wù)器測(cè)試的結(jié)果。眾所周知，一般的應(yīng)用服務(wù)器都會(huì)維護(hù)一套線程池，也就是說，對(duì)于每次訪問，并不一定就新生成一個(gè)線程。而是自己有一個(gè)線程緩存池。對(duì)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(cè)試時(shí)，一般只有他自己在測(cè)，這樣服務(wù)器的負(fù)擔(dān)很小，這樣導(dǎo)致每次訪問可能是共用同樣一個(gè)線程，導(dǎo)致會(huì)有這樣的誤解：每個(gè)session有一個(gè)ThreadLocal
三、ThreadLocal是相對(duì)于每個(gè)線程的，用戶每次訪問會(huì)有新的ThreadLocal
理論上來(lái)說，ThreadLocal是的確是相對(duì)于每個(gè)線程，每個(gè)線程會(huì)有自己的ThreadLocal。但是上面已經(jīng)講到，一般的應(yīng)用服務(wù)器都會(huì)維護(hù)一套線程池。因此，不同用戶訪問，可能會(huì)接受到同樣的線程。因此，在做基于TheadLocal時(shí)，需要謹(jǐn)慎，避免出現(xiàn)ThreadLocal變量的緩存，導(dǎo)致其他線程訪問到本線程變量
四、對(duì)每個(gè)用戶訪問，ThreadLocal可以多用
可以說，ThreadLocal是一把雙刃劍，用得來(lái)的話可以起到非常好的效果。但是，ThreadLocal如果用得不好，就會(huì)跟全局變量一樣。代碼不能重用，不能獨(dú)立測(cè)試。因?yàn)?，一些本?lái)可以重用的類，現(xiàn)在依賴于ThreadLocal變量。如果在其他沒有ThreadLocal場(chǎng)合，這些類就變得不可用了。個(gè)人覺得ThreadLocal用得很好的幾個(gè)應(yīng)用場(chǎng)合，值得參考
1、存放當(dāng)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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