理解ThreadLocal

Ref java疯狂讲义第五版 P773

ThreadLocal类

ThreadLocal是java为线程安全提供的工具类，表示一个线程局部变量，通过把数据存放在ThreadLocal中，可以使每个线程创建一个该变量的副本，从而避免并发访问的线程安全问题。

ThreadLocal是Thread local variable的意思，即线程局部变量，它的功能实为每一个使用该变量的线程都提供一个变量值的副本，使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产生冲突。从线程的角度看，就好像每个线程都完全拥有该变量一样。

ThreadLocal提供了三个public方法：get、set、remove。

实例

Account类

package com.lijunwei.nov13;
// TODO: 2019-11-13 15:29:48 理解ThreadLocal的作用
public class Account {
    private ThreadLocal<String> name = new ThreadLocal<>();
    public Account(String name) {
        this.name.set(name);
        // 下面代码用于访问当前线程的name副本属性
        System.out.println("====" + this.name.get() + "====");
    }
    // name的getters 和 setters
    public String getName() {
        return this.name.get();
    }
    public void setName(String name) {
        this.name.set(name);
    }
}

MyTest

package com.lijunwei.nov13;

public class MyTest extends Thread {
    private Account account;

    public MyTest(Account account, String name) {
        super(name);
        this.account = account;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            // 当i=6时将账户名替换为当前线程名
            if (i == 6) {
                account.setName(this.getName());
            }

            // 输出同一个账户的账户名和循环变量
            System.out.println(account.getName() + " " + "i = " + i);
        }
    }


}

ThreadLocalTest

package com.lijunwei.nov13;

public class ThreadLocalTest {

    public static void main(String[] args) {
        /*启动两个线程，两线程共享同一个account对象*/
        Account account = new Account("初始名");

        /*
         * 虽然两个线程共享同一个account对象（即只有一个账户名）
         * 但由于账户名是ThreadLocal类型的，所以每个线程都完全拥有各自
         * 的账户名副本，因此在i=6之后，将看到两个线程访问同一个账号但出现不同的账户名
         * */
        new MyTest(account, "线程甲").start();
        new MyTest(account, "线程乙").start();
    }

}

执行结果

 

结果分析

由于程序中的账户名是一个ThreadLocal变量，所以虽然程序中只有一个account对象，但两个子线程将会产生两个账户名（main线程也持有一个账户名的副本），两个子线程在进行循环时，当i==6时会将账户名改为当前线程名。从运行结果来看，实际上账户名有三个副本，主线程和两个子线程分别有一个副本，它们的值互不干扰，每个线程完全拥有自己的ThreadLocal变量，这就是Thread Local的用途。

More About ThreadLocal

ThreadLocal和其他所有的同步机制一样，都是为了解决多线程中对同一变量的访问冲突。

在普通的同步机制中，通过给对象加锁实现多个线程对同一变量的安全访问（如同步代码块，同步方法。用Lock类暂时没搞清楚）。该变量是多个线程共享的，所以要使用这种同步机制，需要很细致的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。在这种情况下，系统并没有将这份资源复制多份，只是采用了安全机制来控制对这份资源的访问而已。

ThreadLocal从另一个角度解决多线程的并发访问，ThreadLocal将需要并发访问的资源复制多份，每个线程拥有一份资源，每个线程都拥有自己的资源副本，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，或者把该对象与线程相关的状态使用ThreadLocal保存。

ThreadLocal并不能替代同步机制，因为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，是多个线程之间进行通信的有效方式；而ThreadLocal是为了隔离多个线程的数据共享，从根本上避免多个线程之间对共享资源（变量）的竞争，也就不需要对多个线程进行同步了。

通常建议：如果多个线程之间需要共享资源，以达到线程之间的通信功能，就使用同步机制；如果仅仅需要隔离各个线程之间的共享冲突，则使用ThreadLocal。