java ThreadLocal

一:ThreadLocal的设计与实现

早在Java 1.2推出之时，Java平台中就引入了一个新的支持：java.lang.ThreadLocal
，给我们在编写多线程程序时提供了一种新的选择。使用这个工具类可以很简洁地编写出优
美的多线程程序，虽然ThreadLocal非常有用，但是似乎现在了解它、使用它的朋友还不多
。

　　1.ThreadLocal是什么

　　ThreadLocal是什么呢？其实ThreadLocal并非是一个线程的本地实现版本，它并不是一
个Thread，而是thread local variable（线程局部变量）。也许把它命名为
ThreadLocalVar更加合适。线程局部变量（ThreadLocal）其实的功用非常简单，就是为每
一个使用该变量的线程都提供一个变量值的副本，是每一个线程都可以独立地改变自己的副
本，而不会和其它线程的副本冲突。从线程的角度看，就好像每一个线程都完全拥有该变量
。线程局部变量并不是Java的新发明，在其它的一些语言编译器实现（如IBM XL FORTRAN）
中，它在语言的层次提供了直接的支持。因为Java中没有提供在语言层次的直接支持，而是
提供了一个ThreadLocal的类来提供支持，所以，在Java中编写线程局部变量的代码相对比
较笨拙，这也许是线程局部变量没有在Java中得到很好的普及的一个原因吧。

　　2.ThreadLocal的设计

　　首先看看ThreadLocal的接口：

Object get() ; // 返回当前线程的线程局部变量副本 protected Object
initialValue(); // 返回该线程局部变量的当前线程的初始值
void set(Object value); // 设置当前线程的线程局部变量副本的值

　　ThreadLocal有3个方法，其中值得注意的是initialValue()，该方法是一个protected
的方法，显然是为了子类重写而特意实现的。该方法返回当前线程在该线程局部变量的初始
值，这个方法是一个延迟调用方法，在一个线程第1次调用get()或者set(Object)时才执行
，并且仅执行1次。ThreadLocal中的确实实现直接返回一个null：

protected Object initialValue() { return null; }

　　ThreadLocal是如何做到为每一个线程维护变量的副本的呢？其实实现的思路很简单，
在ThreadLocal类中有一个Map，用于存储每一个线程的变量的副本。比如下面的示例实现：

public class ThreadLocal
{
　private Map values = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
　public Object get()
　{
　　Thread curThread = Thread.currentThread();
　　Object o = values.get(curThread);
　　if (o == null && !values.containsKey(curThread))
　　{
　　　o = initialValue();
　　　values.put(curThread, o);
　　}
　　return o;
　}

　public void set(Object newValue)
　{
　　values.put(Thread.currentThread(), newValue);
　}

　public Object initialValue()
　{
　　return null;
　}
}

　　当然，这并不是一个工业强度的实现，但JDK中的ThreadLocal的实现总体思路也类似于
此。

　　3.ThreadLocal的使用

　　如果希望线程局部变量初始化其它值，那么需要自己实现ThreadLocal的子类并重写该
方法，通常使用一个内部匿名类对ThreadLocal进行子类化，比如下面的例子，SerialNum类
为每一个类分配一个序号：

public class SerialNum
{
　// The next serial number to be assigned

　private static int nextSerialNum = 0;
　private static ThreadLocal serialNum = new ThreadLocal()
　{
　　protected synchronized Object initialValue()
　　{
　　　return new Integer(nextSerialNum++);
　　}
　};

　public static int get()
　{
　　return ((Integer) (serialNum.get())).intValue();
　}
}

　　SerialNum类的使用将非常地简单，因为get()方法是static的，所以在需要获取当前线
程的序号时，简单地调用：

int serial = SerialNum.get();

　　即可。

　　在线程是活动的并且ThreadLocal对象是可访问的时，该线程就持有一个到该线程局部
变量副本的隐含引用，当该线程运行结束后，该线程拥有的所以线程局部变量的副本都将失
效，并等待垃圾收集器收集。

　　ThreadLocal与其它同步机制的比较

　　ThreadLocal和其它同步机制相比有什么优势呢？ThreadLocal和其它所有的同步机制都
是为了解决多线程中的对同一变量的访问冲突，在普通的同步机制中，是通过对象加锁来实
现多个线程对同一变量的安全访问的。这时该变量是多个线程共享的，使用这种同步机制需
要很细致地分析在什么时候对变量进行读写，什么时候需要锁定某个对象，什么时候释放该
对象的锁等等很多。所有这些都是因为多个线程共享了资源造成的。ThreadLocal就从另一
个角度来解决多线程的并发访问，ThreadLocal会为每一个线程维护一个和该线程绑定的变
量的副本，从而隔离了多个线程的数据，每一个线程都拥有自己的变量副本，从而也就没有
必要对该变量进行同步了。ThreadLocal提供了线程安全的共享对象，在编写多线程代码时
，可以把不安全的整个变量封装进ThreadLocal，或者把该对象的特定于线程的状态封装进
ThreadLocal。

　　由于ThreadLocal中可以持有任何类型的对象，所以使用ThreadLocal get当前线程的值
是需要进行强制类型转换。但随着新的Java版本（1.5）将模版的引入，新的支持模版参数
的ThreadLocal<T>类将从中受益。也可以减少强制类型转换，并将一些错误检查提前到了编
译期，将一定程度地简化ThreadLocal的使用。

　　总结

　　当然ThreadLocal并不能替代同步机制，两者面向的问题领域不同。同步机制是为了同
步多个线程对相同资源的并发访问，是为了多个线程之间进行通信的有效方式；而
ThreadLocal是隔离多个线程的数据共享，从根本上就不在多个线程之间共享资源（变量）
，这样当然不需要对多个线程进行同步了。所以，如果你需要进行多个线程之间进行通信，
则使用同步机制；如果需要隔离多个线程之间的共享冲突，可以使用ThreadLocal，这将极
大地简化你的程序，使程序更加易读、简洁。

 

二:Java Web 开发中上下文的保存
java.lang.ThreadLocal可以存储属于当前thread的变量，而servlet的一次请求正好满足这种情况(包括后面业务代码的调用)所以可以把需要的东西放在ThreadLocal实例中。
 
public class Content
{
  private static ThreadLocal _localInstance;
 
  public static setContent(Content c)
  {
    _localInstance.put(c);
  }
 
  public static Content getContent()
  {
    _localInstance.get();
  }
}