并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。這意味著，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 并發 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。

一、本地線程變量使用場景

并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。這意味著，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 并發 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用于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。
對于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于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、獨立于變量的初始化副本
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
不是用于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并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：

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();} }

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，由于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。

所以出于線程安全的考慮，必須將這段代碼的兩個方法進行同步處理，并且在調用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：

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();} }

這樣處理確實也沒有任何問題，由于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，并且嚴重影響程序執行性能。由于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，但是由于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：

public T get() { } public void set(T value) { } public void remove() { } protected T initialValue() { }

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，并且以當前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());} }

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、增加一條流水臺賬、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于不同的模塊類中。
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>() {@Overrideprotected 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() {@Overridepublic 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();}} }

運行后結果：

Thread-0 : 5Thread-4 : 5Thread-2 : 5Thread-1 : 5Thread-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：

五、ThreadLocal使用的一般步驟

1、在多線程的類（如ThreadDemo類）中，創建一個ThreadLocal對象threadXxx，用來保存線程間需要隔離處理的對象xxx。
2、在ThreadDemo類中，創建一個獲取要隔離訪問的數據的方法getXxx()，在方法中判斷，若ThreadLocal對象為null時候，應該new()一個隔離訪問類型的對象，并強制轉換為要應用的類型。
3、在ThreadDemo類的run()方法中，通過getXxx()方法獲取要操作的數據，這樣可以保證每個線程對應一個數據對象，在任何時刻都操作的是這個對象。
相關鏈接請參考：http://my.oschina.net/xianggao/blog/392440?fromerr=nKHw4fBT

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的详解线程本地变量ThreadLocal的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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