說說 Java 的執行緒本地化物件容器（ThreadLocal）
JDK1.2+ 就已經提供了 java.lang.ThreadLocal 啦。可能很多小夥伴還不知道它，今天就讓我們來說說它吧O(∩_∩)O~
ThreadLocal 是執行緒的本地化物件容器 。當在多執行緒環境中，使用 ThreadLocal 維護物件時， ThreadLocal 會為每一個使用這個物件的執行緒，分配一個獨立的物件副本 。每一個執行緒可以獨立地使用自己的副本，而不會影響其他執行緒所對應的副本。
InheritableThreadLocal 繼承於 ThreadLocal, 它會為子執行緒複製一份從父執行緒那裡繼承而來的本地變數。所以當必須將本地執行緒變數傳遞給所建立的子執行緒時，應當使用 InheritableThreadLocal。
1 ThreadLocal 定義
| 方法 | 說明 |
|---|---|
| public void set(T value) | 設定當前執行緒區域性變數。 |
| public T get() | 獲取當前執行緒區域性變數。 |
| public void remove() | 刪除當前執行緒區域性變數，這些可以減少記憶體佔用。 另外，當執行緒結束後，對應該執行緒的區域性變數將會被垃圾回收。 |
| protected T initialValue() | 獲取該執行緒區域性變數的初始值，它是一個 protected 的方法，所以需要子類覆蓋後才能定製 。 它是一個延遲呼叫方法，只有在第 1 次呼叫 get() 或 set() 時才會執行，並且僅執行 1 次 。該方法預設返回 null。 |
在 ThreadLocal 類中定義了 ThreadLocalMap，用於儲存每一個執行緒的變數副本， ThreadLocalMap 中的鍵為執行緒物件，值為對應執行緒的變數副本 。
2 ThreadLocal 示例
我們利用 ThreadLocal 的特性，來實現一個多線程式列號生成器：
public class SequenceNo {
private static ThreadLocal<Integer> no = new ThreadLocal<Integer>() {
@Override
public Integer initialValue() {
return 0;
}
};
/**
* 獲取下一個序列號
*
* @return
*/
public int next() {
no.set(no.get() + 1);
return no.get();
}
public static void main(String[] args) {
SequenceNo no = new SequenceNo();
Client c1 = new Client(no);
Client c2 = new Client(no);
c1.start();
c2.start();
}
private static class Client extends Thread {
private final SequenceNo no;
public Client(SequenceNo no) {
this.no = no;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println("thread[" + Thread.currentThread().getName() + "] no[" + no
.next() + "]");
}
}
}
}
輸出結果：
thread[Thread-0] no[1]thread[Thread-0] no[2]thread[Thread-0] no[3]thread[Thread-0] no[4]thread[Thread-1] no[1]thread[Thread-0] no[5]thread[Thread-1] no[2]thread[Thread-1] no[3]thread[Thread-1] no[4]thread[Thread-1] no[5]
從輸出結果中，我們可以發現每個執行緒所產生的序列號各自產生獨立的序列號，雖然它們都是共享同一個 SequenceNo 例項，這是歸功於 ThreadLocal 為每一個執行緒提供了獨立的副本變數。
3 比較 ThreadLocal 與執行緒同步機制
執行緒同步機制，是通過物件的鎖來保證同一時間內只有一個執行緒可以訪問變數 。 因為變數是多個執行緒共享的，所以這就要求，我們縝密地分析何時讀寫變數、何時鎖定物件、何時釋放物件鎖等繁雜的問題，程式設計難度較大 。
ThreadLocal 為每一個執行緒都提供了獨立的變數副本，從而避免了多執行緒訪問衝突 。 我們在編寫多執行緒程式碼時，可以把不安全的變數封裝進 ThreadLocal，讓它為我們維護這些在多執行緒環境下的變數副本。
ThreadLocal 可以持有任何型別的物件，而且支援泛型，所以使用起來很方便。
對於多執行緒資源共享的問題，執行緒同步機制採用了 “ 以時間換空間 ” 的方式：訪問序列，物件共享 。 而 ThreadLocal 採用了 “ 以空間換時間 ” 的方式：訪問並行，物件獨享 。 執行緒同步機制僅保留一份變數，讓不同的執行緒序列排隊訪問；而 ThreadLocal 則為每一個執行緒都提供了一份獨立的變數副本，因此可以同時訪問而互不干擾。
4 在 Spring 中的應用
通常，只有無狀態的 Bean 才可以在多執行緒環境中共享。但在 Spring 中，絕大部分 Bean 都可以宣告為 singleton 作用域（預設作用域） 。 這是因為 Spring 使用 ThreadLocal 封裝了這些 Bean 中的非執行緒安全的 “ 狀態性物件 ”，因此這些 Bean 就能夠以 singleton 的作用域在多執行緒環境下正常運作啦O(∩_∩)O~