ThreadLocal的核心思想很简单:为每个独立的线程提供一个变量的副本。
Java提供的synchronized关键字使用了“同步锁”的机制来阻止线程的竞争访问,即“以时间换空间”。: " 10pt; FONT-SIZE:> ThreadLocal则使用了“拷贝副本”的方式,人人有份,你用你的,我用我的,大家互不影响,是“以空间换时间”。每个线程修改变量时,实际上修改的是变量的副本,不怕影响到其它线程。
为了加深对ThreadLocal的理解,下面我使用一个例子来演示ThreadLocal如何隔离线程间的变量访问和修改:
package threadLocal; import java.util.Random; public class ThreadLocalTest implements Runnable{ ThreadLocal<Studen> studenThreadLocal = new ThreadLocal<Studen>(); public void run() { String currentThreadName = Thread.currentThread().getName(); System.out.println(currentThreadName + " is running..."); Random random = new Random(); int age = random.nextInt(100); System.out.println(currentThreadName + " is set age: " + age); Studen studen = getStudent(); //通过这个方法,为每个线程都独立的new一个student对象,每个线程的的student对象都可以设置不同的值 studen.setAge(age); System.out.println(currentThreadName + " is first get age: " + studen.getAge()); try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println( currentThreadName + " is second get age: " + studen.getAge()); } private Studen getStudent() { Studen studen = studenThreadLocal.get(); if (null == studen) { studen = new Studen(); studenThreadLocal.set(studen); } return studen; } public static void main(String[] args) { ThreadLocalTest t = new ThreadLocalTest(); Thread t1 = new Thread(t,"Thread A"); Thread t2 = new Thread(t,"Thread B"); t1.start(); t2.start(); } } class Studen{ int age; public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } }
package threadLocal;
import java.util.Random; public class MultiThreadTest implements Runnable{ Studen studen = new Studen(); public void run() { String currentThreadName = Thread.currentThread().getName(); System.out.println(currentThreadName + " is running ...."); //同步 synchronized (studen) { Random random = new Random(); int age = random.nextInt(100); studen.setAge(age); System.out.println(currentThreadName + " is set age: " + age); System.out.println(currentThreadName + "is first get age: " + studen.getAge() ); try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(currentThreadName + " is second get age: " + studen.getAge() ); } } public static void main(String[] args) { MultiThreadTest m = new MultiThreadTest(); Thread t1 = new Thread(m,"Thread A"); Thread t2 = new Thread(m,"Thread B"); t1.start(); t2.start(); } } class Student { int age; public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } }
以上2中方法都实现的功能相同,但方法不一样
ThreadLocal使用场合主要解决多线程中数据数据因并发产生不一致问题。ThreadLocal为每个线程的中并发访问的数据提供一个副本,通过访问副本来运行业务,这样的结果是耗费了内存,单大大减少了线程同步所带来性能消耗,也减少了线程并发控制的复杂度。
ThreadLocal不能使用原子类型,只能使用Object类型。ThreadLocal的使用比synchronized要简单得多。
ThreadLocal和Synchonized都用于解决多线程并发访问。但是ThreadLocal与synchronized有本质的区 别。synchronized是利用锁的机制,使变量或代码块在某一时该只能被一个线程访问。而ThreadLocal为每一个线程都提供了变量的副本, 使得每个线程在某一时间访问到的并不是同一个对象,这样就隔离了多个线程对数据的数据共享。而Synchronized却正好相反,它用于在多个线程间通 信时能够获得数据共享。
Synchronized用于线程间的数据共享,而ThreadLocal则用于线程间的数据隔离。
当然ThreadLocal并不能替代synchronized,它们处理不同的问题域。Synchronized用于实现同步机制,比ThreadLocal更加复杂。
ThreadLocal使用的一般步骤
1、在多线程的类(如ThreadDemo类)中,创建一个ThreadLocal对象threadXxx,用来保存线程间需要隔离处理的对象xxx。
2、在ThreadDemo类中,创建一个获取要隔离访问的数据的方法getXxx(),在方法中判断,若ThreadLocal对象为null时候,应该new()一个隔离访问类型的对象,并强制转换为要应用的类型。
3、在ThreadDemo类的run()方法中,通过getXxx()方法获取要操作的数据,这样可以保证每个线程对应一个数据对象,在任何时刻都操作的是这个对象。
案例2
package threadLocal2; public class SerialNum { private static int nextSerialNum = 1; @SuppressWarnings("unchecked") private static ThreadLocal threadLocalNum = new ThreadLocal() { protected synchronized Object initialValue() { return new Integer(nextSerialNum++); } }; public static int get() { return ((Integer) (threadLocalNum.get())).intValue(); } @SuppressWarnings("unchecked") public static void set(Integer newSerial){ threadLocalNum.set(newSerial); } }
package threadLocal2; public class GetSerialNumThread implements Runnable { public static void main(String args[]) { GetSerialNumThread serialNumGetter = new GetSerialNumThread(); Thread t1 = new Thread(serialNumGetter, "Thread A"); Thread t2 = new Thread(serialNumGetter, "Thread B"); t1.start(); try { t1.join(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } t2.start(); } public void run() { int mySerialNum = getSerialNum(); System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 获取到的序列号是" + mySerialNum); System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 修改了序列号为" + (mySerialNum * 3)); setSerialNum(mySerialNum * 3); System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 再次获得的序列号是" + getSerialNum()); } private int getSerialNum() { return SerialNum.get(); } private void setSerialNum(int newSerialNum) { SerialNum.set(new Integer(newSerialNum)); } }
运行的结果如下:
线程 Thread A 获取到的序列号是1
线程 Thread A 修改了序列号为3
线程 Thread A 再次获得的序列号是3
线程 Thread B 获取到的序列号是2
线程 Thread B 修改了序列号为6
线程 Thread B 再次获得的序列号是6
可见第一个线程在调用SerialNum.set(int)方法修改static变量时,其实修改的是它自己的副本,而不是修改本地变量,第二个线程在初始化的时候拿到的序列号是2而不是7。
为什么会这样呢?明明serialNum是静态变量啊?其实我们只需要看看ThreadLocal的内部构造就知道了:
A. ThreadLocal的get()方法:
/** * Returns the value in the current thread's copy of this thread-local * variable. Creates and initializes the copy if this is the first time * the thread has called this method. * * @return the current thread's value of this thread-local */ public T get() { Thread t = Thread.currentThread(); ThreadLocalMap map = getMap(t); if (map != null) return (T)map.get(this); // Maps are constructed lazily. if the map for this thread // doesn't exist, create it, with this ThreadLocal and its // initial value as its only entry. T value = initialValue(); createMap(t, value); return value; }
B. ThreadLocal的set()方法:
/** * Sets the current thread's copy of this thread-local variable * to the specified value. Many applications will have no need for * this functionality, relying solely on the {@link #initialValue} * method to set the values of thread-locals. * * @param value the value to be stored in the current threads' copy of * this thread-local. */ public void set(T value) { Thread t = Thread.currentThread(); ThreadLocalMap map = getMap(t); if (map != null) map.set(this, value); else createMap(t, value); }
可以看到ThreadLocal在内部维护了一个Map,将变量的值和线程绑定起来,get/set方法都是对该线程对应的value进行操作,所以不会影响到其它线程。
附 一个封装的工具类:
package org.jasig.cas.a4.tools; import java.util.HashMap; import java.util.Map; public class A4ThreadLocalUtil { private static ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal(); public static void setValue(Map map) { threadLocal.set(map); } public static void addValue(Map map) { Map oldMap = (Map) getValue(); map.putAll(oldMap); threadLocal.set(map); } public static Map getValue() { Map map = (Map) threadLocal.get(); if(map == null) { map = new HashMap(); } return map; } public static void remove() { threadLocal.remove(); } }
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