Java多線程基礎總結四：ThreadLocal

說到ThreadLocal，首先說說這個類的命名。直觀上看好像是個Thread的什麼親戚，但其實它想表達的意思是執行緒區域變數，也就是說每 個線程自己的變數。它作為一個JDK5以後支援範型的類，主要是想利用範型把非安全執行緒的共用變數，封裝成綁定線程的安全不共用變數。 這樣的解釋我想我們多半能猜出它的實現思路：把一個共用變數在每個線程使用時，初始化一個副本，並且和線程綁定。以後所有的線程對 共用變數的操作都是對線程內部那個副本，完全的線程內部變數的操作。

要實現這樣功能類的設計，主要技術點是要能把副本和線程綁定映射，程式可以安全尋找到當前線程的副本，修改後安全的綁定給線程 。所以我們想到了Map的儲存結構，ThreadLocal內部就是使用了安全執行緒的Map形式的儲存把currentThread和變數副本一一映射。

既然要把共用的變成不共用的，那麼就要變數滿足一個情境：變數的狀態不需要共用。例如無狀態的bean在多線程之間是安全的，因為 線程之間不需要同步bean的狀態，用了就走（很不負責啊），想用就用。但是對於有狀態的bean線上程之間則必須小心，線程A剛看到狀態 是a，正想利用a做事情，線程B把bean的狀態改為了b，結果做了不該做的。但是如果有狀態的bean不需要共用狀態，每個線程看到狀態a或 者b都可以做出自己的行為，這種情況下不同步的選擇就是ThreadLocal了。

利用ThreadLocal的優勢就在於根本不用擔心有狀態的bean為了狀態的一致而犧牲效能，去使用synchronized限制只有一個線程在同一時 間做出關於bean狀態的行為。而是多個線程同時根據自己持有的bean的副本的狀態做出行為，這樣的轉變對於並發的支援是那麼的不可思議 。例如一個 Dao內有個Connection的屬性，當多個線程使用Dao的同一個執行個體時，問題就來了：多個線程用一個Connection，而且它還是有 串連，關閉等等的狀態轉變的，我們很敏感的想到這個屬性不安全！再看這個屬性，其實它是多麼的想告訴線程哥哥們：我的這些狀態根本 就不想共用，不要因為我的狀態而不敢一起追求。線程哥哥們也鬱悶：你要是有多胞胎姐妹該多好啊！這時候ThreadLocal大哥過來說：小 菜，我來搞定！你們這些線程一人一個 Connection，你想關就關，想串連就串連，再也不用抱怨說它把你的串連關了。這樣Dao的執行個體再也 不用因為自己有個不安全的屬性而自卑了。當然 ThreadLocal的思路雖然是很好的，但是官方的說法是最初的實現效能並不好，隨著Map結 構和Thread.currentThread的改進，效能較之synchronized才有了明顯的優勢。所以要是使用的是JDK1.2,JDK1.3等等，也不要妄想麻雀變 鳳凰...

再看ThreadLocal和synchronized的本質。前者不在乎多佔點空間，但是絕對的忍受不了等待；後者對等待無所謂，但是就是不喜歡浪費 空間。這也反映出了演算法的一個規律：通常是使用情境決定時間和空間的比例，既省時又省地的演算法多數情況下只存在於幻想之中。下面寫 個簡單的例子解釋一下，不過個人覺得設計的例子不太好，以後有實際的啟發再替換吧。

Java代碼

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　+　"]");
　　　　 }
　　 }
}