ThreadLocal是什么？以及如何使用ThreadLocal，业务中如何使用

2023-11-12 22:54:52

ThreadLocal是什么

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。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()。

1、定义

ThreadLocal是线程的本地变量, 是一个存储变量的容器, 存入到这个容器中的变量的变量可以在线程的任何位置取出.

ThreadLocal中的变量是使用线程分离的, 别的线程无法使用,保证了变量的安全性

2、示例

public class TestDemo {
	//用一个静态的变量来记录ThreadLocal对象,方法在任何地方法直接调用
	static ThreadLocal<String> local = new ThreadLocal<>();
	public static void main(String[] args) {
		new Thread(){
			public void run(){
				//在线程的任意地方设置变量
				local.set("你");
				method();
			}
		}.start();
		new Thread(){
			public void run(){
				local.set("好");
				method();
			}
		}.start();
	}
	public static void method(){
		//可以在当前线程的任意地方获取变量
		System.out.println(local.get());
	}
}

3.实际中的业务需求

当一个设备异步的回调两个接口，数据是针对同一条记录的，要保证数据的完整性，你会怎么做？

已知接口回调的顺序随机，不能知道哪个回调先运行

表结构：

id name num

两个回调返回的参数是这个表里的某一字段

比如：

回调接口一返回 num 字段

回调接口二返回 name 字段

他们没有共同的标识，但是却又必须在一条记录里，你会怎么做？

一开始我的做法是：

先查询这个表里最近10s中内的数据，如果没有就插入，如果有就进行更新操作
反之另外一个接口里也是这样，先查询记录是否存在，没有就插入，如果有就进行更新操作

但是这样做的缺点也很明显，只会记录十秒钟以内的记录。

这个时候ThreadLocal 就有用了

直接上代码

public class Test {
    //静态类 方便调用
    static ThreadLocal<Ta> local = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {
        //无论先调用哪个接口 都先将这个值插入到ThreadLocal中
        Ta ta = new Ta();
        ta.setId(1);
        local.set(ta);
        //因为我们不知道哪个回调先调用，所以先判断是否存在了
        if(local.get().getId()!=null){
            //存在的情况就在另一个回调中获取上一个回调中插入的值
            Ta ta1 = new Ta();
            ta1.setId(local.get().getId());
            ta1.setName("成功了");
            //记得再保存数据的时候先remove，再set进去
            local.remove();
            local.set(ta1);
            //这个时候我们就可以插入数据库了，保证了数据的完整性
        }
        method();

    }

    public static void method(){
        //可以在当前线程的任意地方获取变量
        //加上 .toString() 是因为我用的是实体类
        System.out.println(local.get().toString());
    }


    public static class  Ta{
		//实体类
        private  Integer id;
        private  String name;
        private  Integer num;

        public Integer getId() {
            return id;
        }

        public void setId(Integer id) {
            this.id = id;
        }

        public String getName() {
            return name;
        }

        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }

        public Integer getNum() {
            return num;
        }

        public void setNum(Integer num) {
            this.num = num;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "Ta{" +
                    "id=" + id +
                    ", name='" + name + '\'' +
                    ", num=" + num +
                    '}';
        }
    }
}

这样就完成了上面的业务需求，这是在单线程下的。

4.在多线程中运用ThreadLocal

package com.test;  
  
public class TestNum {  
    // ①通过匿名内部类覆盖ThreadLocal的initialValue()方法，指定初始值  
    private static ThreadLocal<Integer> seqNum = new ThreadLocal<Integer>() {  
        public Integer initialValue() {  
            return 0;  
        }  
    };  
  
    // ②获取下一个序列值  
    public int getNextNum() {  
        seqNum.set(seqNum.get() + 1);  
        return seqNum.get();  
    }  
  
    public static void main(String[] args) {  
        TestNum sn = new TestNum();  
        // ③ 3个线程共享sn，各自产生序列号  
        TestClient t1 = new TestClient(sn);  
        TestClient t2 = new TestClient(sn);  
        TestClient t3 = new TestClient(sn);  
        t1.start();  
        t2.start();  
        t3.start();  
    }  
  
    private static class TestClient extends Thread {  
        private TestNum sn;  
  
        public TestClient(TestNum sn) {  
            this.sn = sn;  
        }  
  
        public void run() {  
            for (int i = 0; i < 3; i++) {  
                // ④每个线程打出3个序列值  
                System.out.println("thread[" + Thread.currentThread().getName() + "] --> sn["  
                         + sn.getNextNum() + "]");  
            }  
        }  
    }  
}

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。

小结

ThreadLocal是解决线程安全问题一个很好的思路，它通过为每个线程提供一个独立的变量副本解决了变量并发访问的冲突问题。在很多情况下，ThreadLocal比直接使用synchronized同步机制解决线程安全问题更简单，更方便，且结果程序拥有更高的并发性。

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