另一个角度理解java的ThreadLocal

关于Java的ThreadLocal网上有大量的文章在谈这个问题，为什么这个东西大家说来说去乐此不疲呢，大约是因为它本身的神秘性，经常出现在一些框架中，但是自己又很少用。亦或是因为大家本身对它的理解各有偏颇，所以成了大家热议的话题。
我对ThreadLocal的理解也不深，这篇文章也不会去做什么深层次的研究，对源码分析的文章也有很多写的非常好的，我只是想从另外一个角度去认识ThreadLocal。

ThreadLocal被翻译成“线程本地变量”，从名字上讲首先它是“变量”，那么，我们就来看看Java中的各种变量。
一、局部变量
定义：方法中，代码块中，方法参数中定义的变量。
作用域：方法内部，代码块内部。其他方法，其他代码块不能访问。
生命周期：方法或者代码块调用开始到方法或者代码块调用结束。
共享性：方法内部，代码块内部共享，对于多个线程来讲，变量初始化到自己的工作内存中，主内存不存在该变量，所以线程之间不共享。
例子：

public void method1() {
        //方法执行到此处时变量a才被创建。
        int a=1;
        for (int i=0; i<10; i++) {
            System.out.println(i);
        }
        if (true) {
            int i= 2;
        }
        
        {
            int i=3;
        }
    }
    
public void method2() {
    int a=2;
}

同一个类中的method1和method2中都可以定义一个名为a的变量，同样method1中的for代码块，if代码块和{}代码块中都可以定义名为i的变量。它们的作用域都在方法内部或者代码块内部。

二、成员变量
定义：成员变量又称为成员属性，它是描述对象状态的数据，是类中很重要的组成成分。
作用域：整个类实例内部。
生命周期：伴随整个类实例始终，变量在创建类实例时被创建。
共享性（同一个类实例）：在整个类实例共享，对于多线程来讲，变量被初始化到主内存中，每个线程拷贝变量到工作内存中进行操作，线程之间共享一个主内存变量，存在线程安全问题。
例子：

public class Clazz {
    private int a;
    
    public void method() {
        a ++;
    }
}

对于同一个Clazz类的实例来讲，变量a的作用域存在于整个Clazz实例，如果多线程之间共享一个Clazz实例，变量a是存在线程安全问题的。

三、全局变量
定义：全局变量在Java中也可以叫静态变量，通过static关键字修饰。
作用域：整个类。
生命周期：伴随整个类始终，变量在第一次使用该类时被创建。
共享性：在整个类共享，对于多线程来讲，变量被初始化到主内存中，每个线程拷贝变量到工作内存中进行操作，线程之间共享一个主内存变量，存在线程安全问题。

public class Clazz {
    public static int a = 0;
}

说了这么多，那么跟ThreadLocal有什么关系呢？
思考为什么要定义这么多的变量类型呢？
局部变量解决了方法内部，代码块内部行之间的变量传递问题。如果没有局部变量，不知道行之间怎么传递变量。
成员变量解决了类实例各方法之间的变量传递。如果没有成员变量，方法之间变量传递只能靠参数。
全局变量解决了类之间的变量传递。如果没有全局变量，类之间变量只能靠构造实例的时候相互传递。

那么ThreadLocal也是变量，该变量解决了什么问题呢？
ThreadLocal解决了变量在同一个线程内部之间的传递。
ThreadLocal首先不是解决线程安全问题，最显而易见的原因是ThreadLocal内部保存的变量在多线程之间不共享。数据都不共享，谈何线程安全？当然了，如果ThreadLocal内部保存的变量本身就是一个多线程共享的数据，那么还是会有线程安全的问题的。如果没有ThreadLocal，我们需要在同一个线程之内共享的数据大约只能通过方法传递了。这样可能会让代码显得杂乱。

四、ThreadLocal变量
定义：线程本地变量。
作用域：线程内部。
生命周期：伴随线程执行始终，线程结束，变量生命结束。
共享性：多个线程之间不共享。

评论

9 楼 liangcoder 2014-03-11  

博主总结的相当到位！从作用域 生命周期 共享性的纬度比较了Java中常见的变量类型，这是一个种很不错的方式，同理可适用于volatile类型的变量。

看了下评论，关于ThreadLocal变量对于线程安全的影响，同意楼主的观点 ”ThreadLocal的变量不存在线程安全的问题“，额外补充一点: ThreadLocal变量可以解决线程不安全的问题。

举例说明：
对于线程不安全的SimpleDataFormat对象，如果在线程池中使用并声明为ThreadLocal类型，可以有效的减少其对象数量，同事保持线程安全。

8 楼 该用户名已经存在 2014-03-11  

kmkim 写道

“如果ThreadLocal内部保存的变量本身就是一个多线程共享的数据，那么还是会有线程安全的问题的。”


请问LZ说的这句话怎么理解？（我理解的ThreadLocal是每个线程自己保存一个副本到自己的工作内存，然后不同步到主内存。这样ThreadLocal内部保存的变量本身就不会是一个多线程共享的数据了，不知道我理解的是不是有误，麻烦指正。）

对。我的表述有误。
“如果ThreadLocal内部保存的变量本身就是一个多线程共享的数据，那么还是会有线程安全的问题的。”这句话说的不恰当。
正如你所说，无论ThreadLocal里面存放的是怎样的数据，多线程环境下你从当前线程的ThreadLocalMap中取出来的值确实是线程安全的，因为其他线程永远无法修改。
但是对于这个共享对象本身来讲，它的值是会被修改的。也不会多线程安全。
举个例子吧。

public class JavaVariable {
    //多线程共享值
    public static int a = 0;
    
    private static void plus1() throws Exception {
		//主线程将共享值修改成 10
		a = 10;
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			new Thread() {
				public void run() {
					//每个线程都将初始值0赋值给共享值a=0
					a = threadLocal.get();
					//修改a=1
					a++;
					//将修改后的a放到自己的ThreadLocalMap中，此后，对于该线程来说，获取到的ThreadLocalMap中的值永远是放进去的a=1，不会被其他线程修改。
					threadLocal.set(a);
					System.out.println("plus1:" + Thread.currentThread().getName() + ": " + threadLocal.get());
				}
			}.start();
		}
		Thread.sleep(1000);
		//但是主线程的a被其他线程修改了。输出不是10，而是1
		System.out.println(a);
	}
}

不知道这个例子恰到不恰当。其实这个大家一直难理解的就是ThreadLocal保存的值对于当前的线程来讲是线程安全的。我想说的是这个线程安全没什么关系。。因为一个值一旦被保存到ThreadLocal中时，他就不再和其他线程共享了，数据都不共享，怎么扯得上线程安不安全呢？

上面的例子就是每个线程修改共享的值。一般正常人用ThreadLocal都是这样的：

....
Object obj = threadLocal.get();
if (null == obj) {
    // 每个线程创建一个自己的Object，不和任何线程共享。
    obj = new Object();
    threadLocal.set(obj);
}

说ThreadLocal是线程安全的当然没错，但是说这样的话就好比说：你是看不见鬼的，废话，因为压根就没有鬼。

ThreadLocal不是为了解决线程安全的问题而设计的，是为了解决同一个线程内变量共享而设计的。

7 楼 该用户名已经存在 2014-03-11  

hunnuxiaobo 写道

lianglaiyang 写道

总结的非常好！
但我还想过一个问题，一直没有找个合适的答案，望不吝赐教：
我们tomcat是用线程池的，一个线程会被重复利用，那threadlocal会不会出现混乱的情况呢？

线程被重复利用，ThreadLocal也会重复利用，所以应该设置一个Filter，在请求结束后清理ThreadLocal，据我所知，Struts2里面就是这么做的。

对，因为ThreadLocalMap是Thread的一个引用存在的，只要Thread是一个，ThreadLocalMap就是一个，会重复利用。
一般情况下，我们自己用的话ThreadLocal里面都存放的是无状态的对象，只是便于在同一个线程中参数传递，所以个人认为即使重复利用也没有关系。
但是如果ThreadLocal里面存放的是有状态的对象的话，比如 Struts2里面的ActionContext。

public class ActionContext implements Serializable {
    static ThreadLocal actionContext = new ThreadLocal();
    ....
    public static void setContext(ActionContext context) {
        actionContext.set(context);
    }
}

在struts2的org.apache.struts2.dispatcher.ng.filter.StrutsPrepareAndExecuteFilter类中,就会无论如何在请求结束后清除当前线程的ThreadLocalMap中的值：

} finally {
            prepare.cleanupRequest(request);
        }

public void cleanupRequest(HttpServletRequest request) {
    ActionContext.setContext(null);
}

6 楼 kmkim 2014-03-10  

“如果ThreadLocal内部保存的变量本身就是一个多线程共享的数据，那么还是会有线程安全的问题的。”


请问LZ说的这句话怎么理解？（我理解的ThreadLocal是每个线程自己保存一个副本到自己的工作内存，然后不同步到主内存。这样ThreadLocal内部保存的变量本身就不会是一个多线程共享的数据了，不知道我理解的是不是有误，麻烦指正。）

5 楼 timer_yin 2014-03-10  

感谢分享！！

4 楼 hunnuxiaobo 2014-03-10  

lianglaiyang 写道

总结的非常好！
但我还想过一个问题，一直没有找个合适的答案，望不吝赐教：
我们tomcat是用线程池的，一个线程会被重复利用，那threadlocal会不会出现混乱的情况呢？

线程被重复利用，ThreadLocal也会重复利用，所以应该设置一个Filter，在请求结束后清理ThreadLocal，据我所知，Struts2里面就是这么做的。

3 楼 lianglaiyang 2014-03-10  

总结的非常好！
但我还想过一个问题，一直没有找个合适的答案，望不吝赐教：
我们tomcat是用线程池的，一个线程会被重复利用，那threadlocal会不会出现混乱的情况呢？

2 楼 793059909 2014-03-09  

1 楼 xugangqiang 2014-03-09  

楼主写的非常好
这解决了我的一个困惑
思路非常好