ThreadLocal解决多线程数据隔离

ThreadLocal

ThreadLocal的意思是thread local variable(线程局部变量),它的功能非常简单,就是为
每一个使用该变量的线程提供一个变量值的副本,是java中一种较为特殊的线程绑定机制,即:每一个线程都可以独立的改变自己的副本,而不会和其他线程的副本发生冲突
从线程的角度看,每个线程都保持一个对其线程局部变量副本隐式引用,只要线程是活动的并且ThreadLocal实例是可以访问的;
在线程消失后,该线程局部实例的所有副本都会被垃圾回收(除非存在对这些副本的其他引用)

通过ThreadLocal存取的数据,也就是为每个线程分配了一块内存用来存储数据,线程之间的数据互补干扰,从而为多线程数据的并发访问提供了一种隔离机制

ThreadLocal如何实现为每一个线程维护变量的副本呢?
实际上在Thread中有一个ThreadLocalMap,而ThreadLocalMap中有一个Entity(ThreadLocal key,Object value),使用该Map存储每一个线程的变量副本.

相对于多线程资源共享安全问题,synchronized同步机制采取了"以时间换空间"的方式,而ThreadLocal采用了"以空间换时间"的方式.同步机制仅提供一份变量,让不同的线程排队访问,而ThreadLocal为每一个线程都提供了一份变量,因此可以同时访问而不相互影响

流程图

API

• ThreadLocal():创建一个线程本地变量
• void set(T value):设置当前线程的线程局部变量的值。
• T get():该方法返回当前线程所对应的线程局部变量。如果这是线程第一次调用该方法,则创建并初始化此副本.
• T 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。
• void remove():移除此线程中局部变量的值.目的是为了减少内存的占用需要指出的是，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。

注意: 在程序中一般都重新initialValue()方法,给一个特定的初始值.

示例

    static ThreadLocal<String> threadLocal1 = new ThreadLocal<>();
    public static void main(String args[]) {
        UserThreadLocal test = new UserThreadLocal();
        test.startThread();
    }
    public void startThread() {
        Thread threads[] = new Thread[1000];
        for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
            threads[i] = new Thread(new TestThread(i));
        }
        for (Thread thread : threads) {
            thread.start();
        }
    }
    static class TestThread implements Runnable {
        int id;
        public TestThread(int id) {
            this.id = id;
        }
        @Override
        public void run() {
            String name = Thread.currentThread().getName();
            threadLocal1.set("线程: " + id);
            System.out.println(name + ":" + threadLocal1.get());
        }
    }

// 通过上述示例我们可以看到a,b两个线程在不同时刻打印的值时是相同的,所以我们可以使用ThreadLocal实现线程并发中的数据安全

总结

ThreadLocal使用场景主要解决了多线程中数据因并发产生不一致性问题.ThreadLocal为每个线程中并发访问的数据提供了一个副本,
通过访问副本来运行业务,这样的结果就是耗费了内存,但是减少了线程同步所产生的性能消耗,同时也减少了线程并发控制的复杂度

ThreadLocal不能使用原子类型,只能使用Object类型.ThreadLocal的使用比synchronized要简单得多.

ThreadLocal和Synchonized都用于解决多线程并发访问。但是ThreadLocal与synchronized有本质的区别。synchronized是利用锁的机制，
使变量或代码块在某一时该只能被一个线程访问。而ThreadLocal为每一个线程都提供了变量的副本，使得每个线程在某一时间访问到的并不是同一个对象，
这样就隔离了多个线程对数据的数据共享。而Synchronized却正好相反，它用于在多个线程间通信时能够获得数据共享。

Synchronized用于线程间的数据共享，而ThreadLocal则用于线程间的数据隔离。

当然ThreadLocal并不能替代synchronized,它们处理不同的问题域。Synchronized用于实现同步机制，比ThreadLocal更加复杂。