一、本地線程變量使用場景
並發應用的一個關鍵地方就是共享數據。如果你創建一個類對象，實現Runnable接口，然后多個Thread對象使用同樣的Runnable對象，全部的線程都共享同樣的屬性。這意味着，如果你在一個線程里改變一個屬性，全部的線程都會受到這個改變的影響。
有時，你希望程序里的各個線程的屬性不會被共享。 Java 並發 API提供了一個很清楚的機制叫本地線程變量即ThreadLocal。
模擬ThreadLocal類實現：線程范圍內的共享變量，每個線程只能訪問他自己的，不能訪問別的線程。
二、對ThreadLocal的理解
ThreadLocal，很多地方叫做線程本地變量，也有些地方叫做本地線程變量，其實意思差不多。
ThreadLocal和本地線程沒有半毛錢關系，更不是一個特殊的Thread，它只是一個線程的局部變量(其實就是一個Map用於存儲每一個線程的變量副本，Map中元素的Key為線程對象，而Value對應線程的變量副本),ThreadLocal會為每個使用該變量的線程提供獨立的變量副本，所以每一個線程都可以獨立地改變自己的副本，而不會影響其它線程所對應的副本。
對於多線程資源共享的問題，同步機制(Synchronized)采用了“以時間換空間”的方式，而ThreadLocal采用了“以空間換時間”的方式。前者僅提供一份變量，讓不同的線程排隊訪問，而后者為每一個線程都提供了一份變量，因此可以同時訪問而互不影響。
官方對ThreadLocal的描述：
1、每個線程都有自己的局部變量
每個線程都有一個獨立於其他線程的上下文來保存這個變量，一個線程的本地變量對其他線程是不可見的（有前提，后面解釋）
2、獨立於變量的初始化副本
ThreadLocal可以給一個初始值，而每個線程都會獲得這個初始化值的一個副本，這樣才能保證不同的線程都有一份拷貝。
3、狀態與某一個線程相關聯
ThreadLocal 不是用於解決共享變量的問題的，不是為了協調線程同步而存在，而是為了方便每個線程處理自己的狀態而引入的一個機制，理解這點對正確使用ThreadLocal至關重要。
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。
我們還是先來看一個例子：
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class
ConnectionManager {
private
static
Connection connect =
null
;
public
static
Connection openConnection() {
if
(connect ==
null
){
connect = DriverManager.getConnection();
}
return
connect;
}
public
static
void
closeConnection() {
if
(connect!=
null
)
connect.close();
}
}
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假設有這樣一個數據庫鏈接管理類，這段代碼在單線程中使用是沒有任何問題的，但是如果在多線程中使用呢？很顯然，在多線程中使用會存在線程安全問題：第一，這里面的2個方法都沒有進行同步，很可能在openConnection方法中會多次創建connect；第二，由於connect是共享變量，那么必然在調用connect的地方需要使用到同步來保障線程安全，因為很可能一個線程在使用connect進行數據庫操作，而另外一個線程調用closeConnection關閉鏈接。
所以出於線程安全的考慮，必須將這段代碼的兩個方法進行同步處理，並且在調用connect的地方需要進行同步處理。
這樣將會大大影響程序執行效率，因為一個線程在使用connect進行數據庫操作的時候，其他線程只有等待。
那么大家來仔細分析一下這個問題，這地方到底需不需要將connect變量進行共享？事實上，是不需要的。假如每個線程中都有一個connect變量，各個線程之間對connect變量的訪問實際上是沒有依賴關系的，即一個線程不需要關心其他線程是否對這個connect進行了修改的。
到這里，可能會有朋友想到，既然不需要在線程之間共享這個變量，可以直接這樣處理，在每個需要使用數據庫連接的方法中具體使用時才創建數據庫鏈接，然后在方法調用完畢再釋放這個連接。比如下面這樣：
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class
ConnectionManager {
private
Connection connect =
null
;
public
Connection openConnection() {
if
(connect ==
null
){
connect = DriverManager.getConnection();
}
return
connect;
}
public
void
closeConnection() {
if
(connect!=
null
)
connect.close();
}
}
class
Dao{
public
void
insert() {
ConnectionManager connectionManager =
new
ConnectionManager();
Connection connection = connectionManager.openConnection();
//使用connection進行操作
connectionManager.closeConnection();
}
}
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這樣處理確實也沒有任何問題，由於每次都是在方法內部創建的連接，那么線程之間自然不存在線程安全問題。但是這樣會有一個致命的影響：導致服務器壓力非常大，並且嚴重影響程序執行性能。由於在方法中需要頻繁地開啟和關閉數據庫連接，這樣不盡嚴重影響程序執行效率，還可能導致服務器壓力巨大。
那么這種情況下使用ThreadLocal是再適合不過的了，因為ThreadLocal在每個線程中對該變量會創建一個副本，即每個線程內部都會有一個該變量，且在線程內部任何地方都可以使用，線程之間互不影響，這樣一來就不存在線程安全問題，也不會嚴重影響程序執行性能。
但是要注意，雖然ThreadLocal能夠解決上面說的問題，但是由於在每個線程中都創建了副本，所以要考慮它對資源的消耗，比如內存的占用會比不使用ThreadLocal要大。
三、深入解析ThreadLocal類
在上面談到了對ThreadLocal的一些理解，那我們下面來看一下具體ThreadLocal是如何實現的。
先了解一下ThreadLocal類提供的幾個方法：
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public
T get() { }
public
void
set(T value) { }
public
void
remove() { }
protected
T initialValue() { }
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get()方法是用來獲取ThreadLocal在當前線程中保存的變量副本；
set()用來設置當前線程中變量的副本；
remove()用來移除當前線程中變量的副本；
initialValue()是一個protected方法，一般是用來在使用時進行重寫的，它是一個延遲加載方法；
ThreadLocal是如何為每個線程創建變量的副本的：
1、在每個線程Thread內部有一個ThreadLocal.ThreadLocalMap類型的成員變量threadLocals，這個threadLocals就是用來存儲實際的變量副本的，Key為當前ThreadLocal變量，value為變量副本（即T類型的變量）。
2、初始時，在Thread里面，threadLocals為空，當通過ThreadLocal變量調用get()方法或者set()方法，就會對Thread類中的threadLocals進行初始化，並且以當前ThreadLocal變量為鍵值，以ThreadLocal要保存的副本變量為value，存到threadLocals。
3、在當前線程里面，如果要使用副本變量，就可以通過get方法在threadLocals里面查找。
下面通過一個例子來證明通過ThreadLocal能達到在每個線程中創建變量副本的效果：
public
class
Test {
ThreadLocal<Long> longLocal =
new
ThreadLocal<Long>();
ThreadLocal<String> stringLocal =
new
ThreadLocal<String>();
public
void
set() {
longLocal.set(Thread.currentThread().getId());
stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());
}
public
long
getLong() {
return
longLocal.get();
}
public
String getString() {
return
stringLocal.get();
}
public
static
void
main(String[] args)
throws
InterruptedException {
final
Test test =
new
Test();
test.set();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
Thread thread1 =
new
Thread(){
public
void
run() {
test.set();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
};
};
thread1.start();
thread1.join();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
}
}
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這段代碼的輸出結果為：
從這段代碼的輸出結果可以看出，在main線程中和thread1線程中，longLocal保存的副本值和stringLocal保存的副本值都不一樣。最后一次在main線程再次打印副本值是為了證明在main線程中和thread1線程中的副本值確實是不同的。
總結一下：
1）實際的通過ThreadLocal創建的副本是存儲在每個線程自己的threadLocals中的；
2）為何threadLocals的類型ThreadLocalMap的鍵值為ThreadLocal對象，因為每個線程中可有多個threadLocal變量，就像上面代碼中的longLocal和stringLocal；
四.ThreadLocal的應用場景
最常見的ThreadLocal使用場景為：用來解決數據庫連接、Session管理，多線程單例模式訪問；
訂單處理包含一系列操作：減少庫存量、增加一條流水台賬、修改總賬，這幾個操作要在同一個事務中完成，通常也即同一個線程中進行處理，如果累加公司應收款的操作失敗了，則應該把前面的操作回滾，否則，提交所有操作，這要求這些操作使用相同的數據庫連接對象，而這些操作的代碼分別位於不同的模塊類中。
銀行轉賬包含一系列操作： 把轉出帳戶的余額減少，把轉入帳戶的余額增加，這兩個操作要在同一個事務中完成，它們必須使用相同的數據庫連接對象，轉入和轉出操作的代碼分別是兩個不同的帳戶對象的方法。
我們先看一個簡單的例子：
public
class
ThreadLocalTest {
//創建一個Integer型的線程本地變量
public
static
final
ThreadLocal<Integer> local =
new
ThreadLocal<Integer>() {
@Override
protected
Integer initialValue() {
return
0
;
}
};
public
static
void
main(String[] args)
throws
InterruptedException {
Thread[] threads =
new
Thread[
5
];
for
(
int
j =
0
; j <
5
; j++) {
threads[j] =
new
Thread(
new
Runnable() {
@Override
public
void
run() {
//獲取當前線程的本地變量，然后累加5次
int
num = local.get();
for
(
int
i =
0
; i <
5
; i++) {
num++;
}
//重新設置累加后的本地變量
local.set(num);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
" : "
+ local.get());
}
},
"Thread-"
+ j);
}
for
(Thread thread : threads) {
thread.start();
}
}
}
Thread-0 : 5
Thread-4 : 5
Thread-2 : 5
Thread-1 : 5
Thread-3 : 5
我們看到，每個線程累加后的結果都是5，各個線程處理自己的本地變量值，線程之間互不影響。
如：數據庫連接：
Session連接：
