早在JDK 1.2的版本中就提供Java.lang.ThreadLocal,ThreadLocal为解决多线程程序的并发问题提供了一种新的思路。使用这个工具类可以很简洁地编写出优美的多线程程序。

  当使用ThreadLocal维护变量时,ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本,所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本,而不会影响其它线程所对应的副本。

  从线程的角度看,目标变量就象是线程的本地变量,这也是类名中“Local”所要表达的意思。

  所以,在Java中编写线程局部变量的代码相对来说要笨拙一些,因此造成线程局部变量没有在Java开发者中得到很好的普及。

ThreadLocal的接口方法

ThreadLocal类接口很简单,只有4个方法,我们先来了解一下:

  • void set(Object value)设置当前线程的线程局部变量的值。
  • public Object get()该方法返回当前线程所对应的线程局部变量。
  • public void remove()将当前线程局部变量的值删除,目的是为了减少内存的占用,该方法是JDK 5.0新增的方法。需要指出的是,当线程结束后,对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收,所以显式调用该方法清除线程的局部变量并不是必须的操作,但它可以加快内存回收的速度。
  • protected Object initialValue()返回该线程局部变量的初始值,该方法是一个protected的方法,显然是为了让子类覆盖而设计的。这个方法是一个延迟调用方法,在线程第1次调用get()或set(Object)时才执行,并且仅执行1次。ThreadLocal中的缺省实现直接返回一个null。

  值得一提的是,在JDK5.0中,ThreadLocal已经支持泛型,该类的类名已经变为ThreadLocal<T>。API方法也相应进行了调整,新版本的API方法分别是void set(T value)、T get()以及T initialValue()。

  ThreadLocal是如何做到为每一个线程维护变量的副本的呢?其实实现的思路很简单:在ThreadLocal类中有一个Map,用于存储每一个线程的变量副本,Map中元素的键为线程对象,而值对应线程的变量副本。我们自己就可以提供一个简单的实现版本:

  1. package com.test;
  2. public class TestNum {
  3. // ①通过匿名内部类覆盖ThreadLocal的initialValue()方法,指定初始值
  4. private static ThreadLocal<Integer> seqNum = new ThreadLocal<Integer>() {
  5. public Integer initialValue() {
  6. return 0;
  7. }
  8. };
  9. // ②获取下一个序列值
  10. public int getNextNum() {
  11. seqNum.set(seqNum.get() + 1);
  12. return seqNum.get();
  13. }
  14. public static void main(String[] args) {
  15. TestNum sn = new TestNum();
  16. // ③ 3个线程共享sn,各自产生序列号
  17. TestClient t1 = new TestClient(sn);
  18. TestClient t2 = new TestClient(sn);
  19. TestClient t3 = new TestClient(sn);
  20. t1.start();
  21. t2.start();
  22. t3.start();
  23. }
  24. private static class TestClient extends Thread {
  25. private TestNum sn;
  26. public TestClient(TestNum sn) {
  27. this.sn = sn;
  28. }
  29. public void run() {
  30. for (int i = 0; i < 3; i++) {
  31. // ④每个线程打出3个序列值
  32. System.out.println("thread[" + Thread.currentThread().getName() + "] --> sn["
  33. + sn.getNextNum() + "]");
  34. }
  35. }
  36. }
  37. }
 

通常我们通过匿名内部类的方式定义ThreadLocal的子类,提供初始的变量值,如例子中①处所示。TestClient线程产生一组序列号,在③处,我们生成3个TestClient,它们共享同一个TestNum实例。运行以上代码,在控制台上输出以下的结果:

thread[Thread-0] --> sn[1]
thread[Thread-1] --> sn[1]
thread[Thread-2] --> sn[1]
thread[Thread-1] --> sn[2]
thread[Thread-0] --> sn[2]
thread[Thread-1] --> sn[3]
thread[Thread-2] --> sn[2]
thread[Thread-0] --> sn[3]
thread[Thread-2] --> sn[3]

考察输出的结果信息,我们发现每个线程所产生的序号虽然都共享同一个TestNum实例,但它们并没有发生相互干扰的情况,而是各自产生独立的序列号,这是因为我们通过ThreadLocal为每一个线程提供了单独的副本。

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