Java中ThreadLocal，成員變數和區域性變數。
一.成員變數和區域性變數
1.程式例子：
public class HelloThreadTest { public static void main(String[] args) { HelloThread r = new HelloThread(); Thread t1 = new Thread(r); Thread t2 = new Thread(r); t1.start(); t2.start(); } } class HelloThread implements Runnable { int i; @Override public void run() { while (true) { System.out.println("Hello number: " + i++); try { Thread.sleep((long) Math.random() * 1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } if (50 == i) { break; } } } }
該例子中，HelloThread類實現了Runnable介面，其中run()方法的主要工作是輸出"Hello number: "字串加數字i，並且同時遞增i，當i到達50時，退出迴圈。
main()方法中生成了一個HelloThread類的物件r，並且利用這個一個物件生成了兩個執行緒。
程式的執行結果是：順次列印了0到49的數字，共50個數字。
這是因為，i是成員變數，則HelloThread的物件r只包含這一個i，兩個Thread物件因為由r構造，所以共享了同一個i。
當我們改變程式碼如下時（原先的成員變數i被註釋掉，增加了方法中的區域性變數i）：
public class HelloThreadTest { public static void main(String[] args) { HelloThread r = new HelloThread(); Thread t1 = new Thread(r); Thread t2 = new Thread(r); t1.start(); t2.start(); } } class HelloThread implements Runnable { // int i; // 若i是成員變數，則HelloThread的物件r只包含這一個i，兩個Thread物件因為由r構造，所以共享了同一個i // 列印結果是0到49的數字 @Override public void run() { int i = 0; // 每一個執行緒都會擁有自己的一份區域性變數的拷貝 // 執行緒之間互不影響 // 所以會列印100個數字，0到49每個數字都是兩遍 while (true) { System.out.println("Hello number: " + i++); try { Thread.sleep((long) Math.random() * 1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } if (50 == i) { break; } } } }
如註釋中所述，由於區域性變數對於每一個執行緒來說都有自己的拷貝，所以各個執行緒之間不再共享同一個變數，輸出結果為100個數字，實際上是兩組，每組都是0到49的50個數字，並且兩組數字之間隨意地穿插在一起。
2.小結
如果一個變數是成員變數，那麼多個執行緒對同一個物件的成員變數進行操作時，它們對該成員變數是彼此影響的，也就是說一個執行緒對成員變數的改變會影響到另一個執行緒。
如果一個變數是區域性變數，那麼每個執行緒都會有一個該區域性變數的拷貝（即便是同一個物件中的方法的區域性變數，也會對每一個執行緒有一個拷貝），一個執行緒對該區域性變數的改變不會影響到其他執行緒。
區域性變數定義：在方法內定義的變數稱為“區域性變數”或“臨時變數”，方法結束後區域性變數佔用的記憶體將被釋放。
成員變數定義：在類體的變數部分中定義的變數，也稱為欄位。
全域性變數定義：java中沒有全域性變數的定義,全域性變數，又稱“外部變數”，它不是屬於哪個方法，作用域從定義的地址開始到原始檔結束。
注意事項：當局部變數與全域性變數重名時，起作用的是區域性變數。
二.ThreadLocal
1.ThreadLocal概述
早在JDK 1.2的版本中就提供java.lang.ThreadLocal，ThreadLocal為解決多執行緒程式的併發問題提供了一種新的思路。使用這個工具類可以很簡潔地編寫出優美的多執行緒程式。
ThreadLocal，顧名思義，它不是一個執行緒，而是執行緒的一個本地化物件。當工作於多執行緒中的物件使用ThreadLocal維護變數時，ThreadLocal為每個使用該變數的執行緒分配一個獨立的變數副本。所以每一個執行緒都可以獨立地改變自己的副本，而不會影響其他執行緒所對應的副本。從執行緒的角度看，這個變數就像是執行緒的本地變數，這也是類名中“Local”所要表達的意思。
執行緒區域性變數並不是Java的新發明，很多語言（如IBM XL、FORTRAN）在語法層面就提供執行緒區域性變數。在Java中沒有提供語言級支援，而以一種變通的方法，通過ThreadLocal的類提供支援。所以，在Java中編寫執行緒區域性變數的程式碼相對來說要笨拙一些，這也是為什麼執行緒區域性變數沒有在Java開發者中得到很好普及的原因。
學習JDK中的類，首先看下JDK API對此類的描述，描述如下：
該類提供了執行緒區域性 (thread-local) 變數。這些變數不同於它們的普通對應物，因為訪問某個變數（通過其 get 或 set 方法）的每個執行緒都有自己的區域性變數，它獨立於變數的初始化副本。ThreadLocal 例項通常是類中的 private static 欄位，它們希望將狀態與某一個執行緒（例如，使用者 ID 或事務 ID）相關聯。
API表達了下面幾種觀點：
1、ThreadLocal不是執行緒，是執行緒的一個變數，你可以先簡單理解為執行緒類的屬性變數。
2、ThreadLocal在類中通常定義為靜態變數。
3、每個執行緒有自己的一個ThreadLocal，它是變數的一個“拷貝”，修改它不影響其他執行緒。
既然定義為類變數，為何為每個執行緒維護一個副本（姑且稱為“拷貝”容易理解），讓每個執行緒獨立訪問？多執行緒程式設計的經驗告訴我們，對於執行緒共享資源（你可以理解為屬性），資源是否被所有執行緒共享，也就是說這個資源被一個執行緒修改是否影響另一個執行緒的執行，如果影響我們需要使用synchronized同步，讓執行緒順序訪問。
ThreadLocal適用於資源共享但不需要維護狀態的情況，也就是一個執行緒對資源的修改，不影響另一個執行緒的執行；這種設計是‘空間換時間’，synchronized順序執行是‘時間換取空間’。
2. ThreadLocal方法及使用示例
ThreadLocal<T>類在Spring，Hibernate等框架中起到了很大的作用。為了解釋ThreadLocal類的工作原理，必須同時介紹與其工作甚密的其他幾個類，包括內部類ThreadLocalMap，和執行緒類Thread。所有方法如下圖：
四個核心方法說明如下：
T get() 返回此執行緒區域性變數的當前執行緒副本中的值。
protected T initialValue() 返回此執行緒區域性變數的當前執行緒的“初始值”。
void remove() 移除此執行緒區域性變數當前執行緒的值。
void set(T value) 將此執行緒區域性變數的當前執行緒副本中的值設定為指定值。
三.ThreadLocal與區域性變數
1.程式列子
public class ThreadLocalLearn {
static ThreadLocal<IntHolder> tl = new ThreadLocal<IntHolder>(){
protected IntHolder initialValue() {
return new IntHolder();
}
};
public static void main(String args[]) {
for(int i=0; i<5; i++) {
Thread th = new Thread(new ThreadTest(tl, i));
th.start();
}
}
}
class ThreadTest implements Runnable{
ThreadLocal<IntHolder> tl ; //threadlocal變數
int i; //執行緒區域性變數 （ThreadTest的成員變數）
int a = 3; //執行緒區域性變數（ThreadTest的成員變數）
public ThreadTest(ThreadLocal<IntHolder> tl, int i) {
super();
this.tl = tl;
this.i = i;
}
@Override
public void run() {
tl.get().increAndGet();
a++;
System.out.println(tl.get().getA() + " ");
System.out.println("a : " + a);
}
}
class IntHolder{
int a = 1;
public int getA() {
return a;
}
public void setA(int a) {
this.a = a;
}
public int increAndGet() {
return ++a;
}
}
程式碼的執行結果如下：
2
a : 4
2
a : 4
2
a : 4
2
a : 4
2
a : 4可以看到，區域性變數和ThreadLocal起到的作用是一樣的，保證了併發環境下資料的安全性。
2.小結
根據上述結論那就是說，完全可以用區域性變數來代替ThreadLocal咯，這樣想法對麼？我們看一看官方對於ThreadLocal的描述：
This class provides thread-local variables. These variables differ from their normal counterparts in that each thread that accesses one (via its {@code get} or {@code set} method) has its own, independently initialized copy of the variable. {@code ThreadLocal} instances are typically private static fields in classes that wish to associate state with a thread (e.g., a user ID or Transaction ID).
翻譯起來就是
ThreadLocal提供的是一種執行緒區域性變數。這些變數不同於其它變數的點在於每個執行緒在獲取變數的時候，都擁有它自己相對獨立的變數初始化拷貝。ThreadL:ocal的例項一般是私有靜態的，可以做到與一個執行緒繫結某一種狀態。PS：有更好的翻譯請指教。
所以就這段話而言，我們知道ThreadLocal不是為了滿足多執行緒安全而開發出來的，因為區域性變數已經足夠安全。ThreadLocal是為了方便執行緒處理自己的某種狀態。
可以看到ThreadLocal例項化所處的位置，是一個執行緒共有區域。好比一個銀行和個人，我們可以把錢存在銀行，也可以把錢存在家。存在家裡的錢是區域性變數，僅供個人使用；存在銀行裡的錢也不是說可以讓別人隨便使用，只有我們以個人身份去獲取才能得到。所以說ThreadLocal封裝的變數我們是在外面某個區域儲存了處於我們個人的一個狀態，只允許我們自己去訪問和修改的狀態。
ThreadLocal同時提供了初始化的機制，在例項化時重寫initialValue()方法，便可實現變數的初始化工作
但注意安全性問題
//method 1
static ThreadLocal<IntHolder> tl = new ThreadLocal<IntHolder>(){
protected IntHolder initialValue() {
return new IntHolder();
}
};
//method 2
IntHolder intHolder = new IntHolder()；
static ThreadLocal<IntHolder> tl = new ThreadLocal<IntHolder>(){
protected IntHolder initialValue() {
return intHolder;
}
};
方法一和方法二都可以實現初始化工作，但是方法二不能保證執行緒變數的安全性，因為引用拷貝指向的是同一個例項，對引用拷貝的修改，等同於對例項的修改。
當然，也可以在判斷ThreadlLocal獲取資料為空時，線上程內部為ThreadLocal例項化一個數據。如下
if(null == tl.get()) {
tl.set(new IntHolder());
}