並發編程 01—— ThreadLocal

　　ThreadLocal是什么呢？其實ThreadLocal並非是一個線程的本地實現版本，它並不是一個Thread，而是threadlocalvariable(線程局部變量)。也許把它命名為ThreadLocalVar更加合適。ThreadLocal功能非常簡單，就是為每一個使用該變量的線程都提供一個變量值的副本，是Java中一種較為特殊的線程綁定機制，是每一個線程都可以獨立地改變自己的副本，而不會和其它線程的副本沖突。

　　從線程的角度看，每個線程都保持一個對其線程局部變量副本的隱式引用，只要線程是活動的並且ThreadLocal實例是可訪問的；在線程消失之后，其線程局部實例的所有副本都會被垃圾回收（除非存在對這些副本的其他引用）。

　　通過ThreadLocal存取的數據，總是與當前線程相關，也就是說，JVM 為每個運行的線程，綁定了私有的本地實例存取空間，從而為多線程環境常出現的並發訪問問題提供了一種隔離機制。

第2 部分 ThreadLocal的接口方法　

ThreadLocal類接口很簡單，只有4個方法，我們先來了解一下。

void set(Object value)

設置當前線程的線程局部變量的值；

public Object get()

該方法返回當前線程所對應的線程局部變量；

public void remove()

將當前線程局部變量的值刪除，目的是為了減少內存的占用，該方法是JDK 5.0新增的方法。需要指出的是，當線程結束后，對應該線程的局部變量將自動被垃圾回收，所以顯式調用該方法清除線程的局部變量並不是必須的操作，但它可以加快內存回收的速度；

protected Object initialValue()

返回該線程局部變量的初始值，該方法是一個protected的方法，顯然是為了讓子類覆蓋而設計的。這個方法是一個延遲調用方法，在線程第1次調用get()或set(Object)時才執行，並且僅執行1次。ThreadLocal中的默認實現直接返回一個null。

set 方法：

 1 /**
 2  * Sets the current thread's copy of this thread-local variable
 3  * to the specified value.  Most subclasses will have no need to
 4  * override this method, relying solely on the {@link #initialValue}
 5  * method to set the values of thread-locals.
 6  *
 7  * @param value the value to be stored in the current thread's copy of
 8  *        this thread-local.
 9  */
10 public void set(T value) {
11     // 獲取當前線程對象
12     Thread t = Thread.currentThread();
13     // 獲取當前線程本地變量Map
14     ThreadLocalMap map = getMap(t);
15     // map不為空
16     if (map != null)
17         // 存值
18         map.set(this, value);
19     else
20         // 創建一個當前線程本地變量Map
21         createMap(t, value);
22 }
23 
24 /**
25  * Get the map associated with a ThreadLocal. Overridden in
26  * InheritableThreadLocal.
27  *
28  * @param  t the current thread
29  * @return the map
30  */
31 ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
32     // 獲取當前線程的本地變量Map
33     return t.threadLocals;
34 }

　　這里注意，ThreadLocal中是有一個Map，但這個Map不是我們平時使用的Map，而是ThreadLocalMap，ThreadLocalMap是ThreadLocal的一個內部類，不對外使用的。當使用ThreadLocal存值時，首先是獲取到當前線程對象，然后獲取到當前線程本地變量Map，最后將當前使用的ThreadLocal和傳入的值放到Map中，也就是說ThreadLocalMap中存的值是[ThreadLocal對象, 存放的值]，這樣做的好處是，每個線程都對應一個本地變量的Map，所以一個線程可以存在多個線程本地變量。

get方法：

 1 /**
 2  * Returns the value in the current thread's copy of this
 3  * thread-local variable.  If the variable has no value for the
 4  * current thread, it is first initialized to the value returned
 5  * by an invocation of the {@link #initialValue} method.
 6  *
 7  * @return the current thread's value of this thread-local
 8  */
 9 public T get() {
10     Thread t = Thread.currentThread();
11     ThreadLocalMap map = getMap(t);
12     if (map != null) {
13         ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
14         if (e != null)
15             return (T)e.value;
16     }
17     // 如果值為空，則返回初始值
18     return setInitialValue();
19 }

　　有了之前set方法的分析，get方法也同理，需要說明的是，如果沒有進行過set操作，那從ThreadLocalMap中拿到的值就是null，這時get方法會返回初始值，也就是調用initialValue()方法，ThreadLocal中這個方法默認返回null。當我們有需要第一次get時就能得到一個值時，可以繼承ThreadLocal，並且覆蓋initialValue()方法。

第3 部分一個TheadLocal實例

 1 /**
 2  * 
 3  * @ClassName: SequenceNumber
 4  * @author xingle
 5  * @date 2015-3-9 上午9:54:23
 6  */
 7 public class SequenceNumber {
 8     //①通過匿名內部類覆蓋ThreadLocal的initialValue()方法，指定初始值  
 9     private static ThreadLocal<Integer> seqNum = new ThreadLocal<Integer>(){
10         public Integer initialValue(){
11             return 0;
12         }
13     };
14     
15      //②獲取下一個序列值  
16     public int getNextNum(){
17         seqNum.set(seqNum.get()+1);
18         return seqNum.get();
19     }
20     
21     public static void main(String[] args){
22         
23         SequenceNumber sn = new SequenceNumber();
24         //③ 3個線程共享sn，各自產生序列號  
25         TestClient t1 = new TestClient(sn);
26         TestClient t2 = new TestClient(sn);
27         TestClient t3 = new TestClient(sn);
28         t1.start();
29         t2.start();
30         t3.start();
31     }
32     
33     private static class TestClient extends Thread{
34         private SequenceNumber sn;
35         public TestClient(SequenceNumber sn){
36             this.sn = sn;
37         }
38         
39         public void run(){
40              //④每個線程打出3個序列值  
41             for (int i = 0 ;i<3;i++){
42                 System.out.println("thread["+Thread.currentThread().getName()+"] sn["+sn.getNextNum()+"]");
43             }
44         }
45     }
46 
47 }

　　通常我們通過匿名內部類的方式定義ThreadLocal的子類，提供初始的變量值，如①處所示。TestClient線程產生一組序列號，在③處，我們生成3個TestClient，它們共享同一個SequenceNumber實例。運行以上代碼，在控制台上輸出以下的結果：

　　每個線程所產生的序號雖然都共享同一個Sequence Number實例，但它們並沒有發生相互干擾的情況，而是各自產生獨立的序列號，這是因為我們通過ThreadLocal為每一個線程提供了單獨的副本。

參考：

1.ThreadLocal

2.Java線程(篇外篇)：線程本地變量ThreadLocal

3.線程本地變更,即ThreadLocal-->Spring事務管理

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並發編程 01—— ThreadLocal

第1 部分 ThreadLocal是什么

第2 部分 ThreadLocal的接口方法

第3 部分 一個TheadLocal實例

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第1 部分 ThreadLocal是什么　　

第2 部分 ThreadLocal的接口方法　

第3 部分一個TheadLocal實例