java.lang.ThreadLocal類如何使用

這篇文章主要介紹了java.lang.ThreadLocal類如何使用的相關(guān)知識(shí)，內(nèi)容詳細(xì)易懂，操作簡(jiǎn)單快捷，具有一定借鑒價(jià)值，相信大家閱讀完這篇java.lang.ThreadLocal類如何使用文章都會(huì)有所收獲，下面我們一起來(lái)看看吧。

一、概述

ThreadLocal是什么呢？其實(shí)ThreadLocal并非是一個(gè)線程的本地實(shí)現(xiàn)版本，它并不是一個(gè)Thread，而是threadlocalvariable(線程局部變量)。也許把它命名為ThreadLocalVar更加合適。線程局部變量(ThreadLocal)其實(shí)的功用非常簡(jiǎn)單，就是為每一個(gè)使用該變量的線程都提供一個(gè)變量值的副本，是Java中一種較為特殊的線程綁定機(jī)制，是每一個(gè)線程都可以獨(dú)立地改變自己的副本，而不會(huì)和其它線程的副本沖突。

從線程的角度看，每個(gè)線程都保持一個(gè)對(duì)其線程局部變量副本的隱式引用，只要線程是活動(dòng)的并且 ThreadLocal 實(shí)例是可訪問(wèn)的；在線程消失之后，其線程局部實(shí)例的所有副本都會(huì)被垃圾回收（除非存在對(duì)這些副本的其他引用）。

通過(guò)ThreadLocal存取的數(shù)據(jù)，總是與當(dāng)前線程相關(guān)，也就是說(shuō)，JVM 為每個(gè)運(yùn)行的線程，綁定了私有的本地實(shí)例存取空間，從而為多線程環(huán)境常出現(xiàn)的并發(fā)訪問(wèn)問(wèn)題提供了一種隔離機(jī)制。

ThreadLocal是如何做到為每一個(gè)線程維護(hù)變量的副本的呢？其實(shí)實(shí)現(xiàn)的思路很簡(jiǎn)單，在ThreadLocal類中有一個(gè)Map，用于存儲(chǔ)每一個(gè)線程的變量的副本。

概括起來(lái)說(shuō)，對(duì)于多線程資源共享的問(wèn)題，同步機(jī)制采用了“以時(shí)間換空間”的方式，而ThreadLocal采用了“以空間換時(shí)間”的方式。前者僅提供一份變量，讓不同的線程排隊(duì)訪問(wèn)，而后者為每一個(gè)線程都提供了一份變量，因此可以同時(shí)訪問(wèn)而互不影響。

二、API說(shuō)明

ThreadLocal()

創(chuàng)建一個(gè)線程本地變量。

T get()

返回此線程局部變量的當(dāng)前線程副本中的值，如果這是線程第一次調(diào)用該方法，則創(chuàng)建并初始化此副本。

protected T initialValue()

返回此線程局部變量的當(dāng)前線程的初始值。最多在每次訪問(wèn)線程來(lái)獲得每個(gè)線程局部變量時(shí)調(diào)用此方法一次，即線程第一次使用 get() 方法訪問(wèn)變量的時(shí)候。如果線程先于 get 方法調(diào)用 set(T) 方法，則不會(huì)在線程中再調(diào)用 initialValue 方法。

若該實(shí)現(xiàn)只返回 null；如果程序員希望將線程局部變量初始化為 null 以外的某個(gè)值，則必須為 ThreadLocal 創(chuàng)建子類，并重寫此方法。通常，將使用匿名內(nèi)部類。initialValue 的典型實(shí)現(xiàn)將調(diào)用一個(gè)適當(dāng)?shù)臉?gòu)造方法，并返回新構(gòu)造的對(duì)象。

void remove()

移除此線程局部變量的值。這可能有助于減少線程局部變量的存儲(chǔ)需求。如果再次訪問(wèn)此線程局部變量，那么在默認(rèn)情況下它將擁有其 initialValue。

void set(T value)

將此線程局部變量的當(dāng)前線程副本中的值設(shè)置為指定值。許多應(yīng)用程序不需要這項(xiàng)功能，它們只依賴于 initialValue() 方法來(lái)設(shè)置線程局部變量的值。

在程序中一般都重寫initialValue方法，以給定一個(gè)特定的初始值。

三、典型實(shí)例

1、Hiberante的Session 工具類HibernateUtil

這個(gè)類是Hibernate官方文檔中HibernateUtil類，用于session管理。

public class HibernateUtil {
private static Log log = LogFactory.getLog(HibernateUtil.class);
private static final SessionFactory sessionFactory; //定義SessionFactory
static {
try {
// 通過(guò)默認(rèn)配置文件hibernate.cfg.xml創(chuàng)建SessionFactory
sessionFactory = new Configuration().configure().buildSessionFactory();
} catch (Throwable ex) {
log.error("初始化SessionFactory失?。?quot;, ex);
throw new ExceptionInInitializerError(ex);
}
}
//創(chuàng)建線程局部變量session，用來(lái)保存Hibernate的Session
public static final ThreadLocal session = new ThreadLocal();
/**
* 獲取當(dāng)前線程中的Session
* @return Session
* @throws HibernateException
*/
public static Session currentSession() throws HibernateException {
Session s = (Session) session.get();
// 如果Session還沒(méi)有打開，則新開一個(gè)Session
if (s == null) {
s = sessionFactory.openSession();
session.set(s); //將新開的Session保存到線程局部變量中
}
return s;
}
public static void closeSession() throws HibernateException {
//獲取線程局部變量，并強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為Session類型
Session s = (Session) session.get();
session.set(null);
if (s != null)
s.close();
}
}

在這個(gè)類中，由于沒(méi)有重寫ThreadLocal的initialValue()方法，則首次創(chuàng)建線程局部變量session其初始值為null，第一次調(diào)用currentSession()的時(shí)候，線程局部變量的get()方法也為null。因此，對(duì)session做了判斷，如果為null，則新開一個(gè)Session，并保存到線程局部變量session中，這一步非常的關(guān)鍵，這也是“public static final ThreadLocal session = new ThreadLocal()”所創(chuàng)建對(duì)象session能強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為Hibernate Session對(duì)象的原因。

2、另外一個(gè)實(shí)例

創(chuàng)建一個(gè)Bean，通過(guò)不同的線程對(duì)象設(shè)置Bean屬性，保證各個(gè)線程Bean對(duì)象的獨(dú)立性。

/**
* Created by IntelliJ IDEA.
* User: leizhimin
* Date: 2007-11-23
* Time: 10:45:02
* 學(xué)生
*/
public class Student {
private int age = 0; //年齡
public int getAge() {
return this.age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
/**
* Created by IntelliJ IDEA.
* User: leizhimin
* Date: 2007-11-23
* Time: 10:53:33
* 多線程下測(cè)試程序
*/
public class ThreadLocalDemo implements Runnable {
//創(chuàng)建線程局部變量studentLocal，在后面你會(huì)發(fā)現(xiàn)用來(lái)保存Student對(duì)象
private final static ThreadLocal studentLocal = new ThreadLocal();
public static void main(String[] agrs) {
ThreadLocalDemo td = new ThreadLocalDemo();
Thread t1 = new Thread(td, "a");
Thread t2 = new Thread(td, "b");
t1.start();
t2.start();
}
public void run() {
accessStudent();
}
/**
* 示例業(yè)務(wù)方法，用來(lái)測(cè)試
*/
public void accessStudent() {
//獲取當(dāng)前線程的名字
String currentThreadName = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(currentThreadName + " is running!");
//產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)并打印
Random random = new Random();
int age = random.nextInt(100);
System.out.println("thread " + currentThreadName + " set age to:" + age);
//獲取一個(gè)Student對(duì)象，并將隨機(jī)數(shù)年齡插入到對(duì)象屬性中
Student student = getStudent();
student.setAge(age);
System.out.println("thread " + currentThreadName + " first read age is:" + student.getAge());
try {
Thread.sleep(500);
}
catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace();
}
System.out.println("thread " + currentThreadName + " second read age is:" + student.getAge());
}
protected Student getStudent() {
//獲取本地線程變量并強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為Student類型
Student student = (Student) studentLocal.get();
//線程首次執(zhí)行此方法的時(shí)候，studentLocal.get()肯定為null
if (student == null) {
//創(chuàng)建一個(gè)Student對(duì)象，并保存到本地線程變量studentLocal中
student = new Student();
studentLocal.set(student);
}
return student;
}
}

運(yùn)行結(jié)果：

a is running!
thread a set age to:76
b is running!
thread b set age to:27
thread a first read age is:76
thread b first read age is:27
thread a second read age is:76
thread b second read age is:27

可以看到a、b兩個(gè)線程age在不同時(shí)刻打印的值是完全相同的。這個(gè)程序通過(guò)妙用ThreadLocal，既實(shí)現(xiàn)多線程并發(fā)，游兼顧數(shù)據(jù)的安全性。

四、總結(jié)

ThreadLocal使用場(chǎng)合主要解決多線程中數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)因并發(fā)產(chǎn)生不一致問(wèn)題。ThreadLocal為每個(gè)線程的中并發(fā)訪問(wèn)的數(shù)據(jù)提供一個(gè)副本，通過(guò)訪問(wèn)副本來(lái)運(yùn)行業(yè)務(wù)，這樣的結(jié)果是耗費(fèi)了內(nèi)存，單大大減少了線程同步所帶來(lái)性能消耗，也減少了線程并發(fā)控制的復(fù)雜度。

ThreadLocal不能使用原子類型，只能使用Object類型。ThreadLocal的使用比synchronized要簡(jiǎn)單得多。

ThreadLocal和Synchonized都用于解決多線程并發(fā)訪問(wèn)。但是ThreadLocal與synchronized有本質(zhì)的區(qū)別。synchronized是利用鎖的機(jī)制，使變量或代碼塊在某一時(shí)該只能被一個(gè)線程訪問(wèn)。而ThreadLocal為每一個(gè)線程都提供了變量的副本，使得每個(gè)線程在某一時(shí)間訪問(wèn)到的并不是同一個(gè)對(duì)象，這樣就隔離了多個(gè)線程對(duì)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)共享。而Synchronized卻正好相反，它用于在多個(gè)線程間通信時(shí)能夠獲得數(shù)據(jù)共享。

Synchronized用于線程間的數(shù)據(jù)共享，而ThreadLocal則用于線程間的數(shù)據(jù)隔離。

當(dāng)然ThreadLocal并不能替代synchronized,它們處理不同的問(wèn)題域。Synchronized用于實(shí)現(xiàn)同步機(jī)制，比ThreadLocal更加復(fù)雜。

五、ThreadLocal使用的一般步驟

1、在多線程的類（如ThreadDemo類）中，創(chuàng)建一個(gè)ThreadLocal對(duì)象threadXxx，用來(lái)保存線程間需要隔離處理的對(duì)象xxx。

2、在ThreadDemo類中，創(chuàng)建一個(gè)獲取要隔離訪問(wèn)的數(shù)據(jù)的方法getXxx()，在方法中判斷，若ThreadLocal對(duì)象為null時(shí)候，應(yīng)該new()一個(gè)隔離訪問(wèn)類型的對(duì)象，并強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為要應(yīng)用的類型。

3、在ThreadDemo類的run()方法中，通過(guò)getXxx()方法獲取要操作的數(shù)據(jù)，這樣可以保證每個(gè)線程對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象，在任何時(shí)刻都操作的是這個(gè)對(duì)象。

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