ThreadLocal模板类实现多线程并发

转载此文章以供记录学习：

通过代码同步解决性能安全问题挑战性很大，可能会增强好几倍的实现难度。那模板类究竟仰丈何种魔法神功，可以在无需同步的情况下就化解线程安全的难题呢？答案就是ThreadLocal！

ThreadLocal在Spring中发挥着重要的作用，在管理request 作用域 的Bean、 事务管理 、任务调度、 AOP 等模块都出现了它们的身影，起着举足轻重的作用。要想了解Spring 事务管理 的底层技术，ThreadLocal是必须攻克的山头堡垒。
ThreadLocal是什么
早在JDK1.2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。
ThreadLocal很容易让人望文生义，想当然地认为是一个“本地线程”。其实，ThreadLocal并不是一个Thread，而是Thread的局部变量，也许把它命名为ThreadLocalVariable更容易让人理解一些。
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。
线程局部变量并不是Java的新发明，很多语言（如IBM IBM XLFORTRAN）在语法层面就提供线程局部变量。在Java中没有提供在语言级支持，而是变相地通过ThreadLocal的类提供支持。
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JDK5.0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voidset(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：
// 代码清单1 SimpleThreadLocal
class SimpleThreadLocal {
    private MapvalueMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
    public voidset(Object newValue) {
       valueMap.put(Thread.currentThread(), newValue);//①键为线程对象，值为本线程的变量副本
    }
    publicObject get() {
       Thread currentThread = Thread.currentThread();
       Object o = valueMap.get(currentThread);// ②返回本线程对应的变量
       if (o == null &&!valueMap.containsKey(currentThread)) {// ③如果在Map中不存在，放到Map
           // 中保存起来。
           o = initialValue();
           valueMap.put(currentThread, o);
       }
       return o;
    }
    public voidremove() {
       valueMap.remove(Thread.currentThread());
    }
    publicObject initialValue() {
       return null;
    }
}

虽然代码清单9?3这个ThreadLocal实现版本显得比较幼稚，但它和JDK所提供的ThreadLocal类在实现思路上是相近的。
一个TheadLocal实例
下面，我们通过一个具体的实例了解一下ThreadLocal的具体使用方法
package threadLocalDemo;
public class SequenceNumber {
    //①通过匿名内部类覆盖ThreadLocal的initialValue()方法，指定初始值
    privatestatic ThreadLocal seqNum =new ThreadLocal() {
       public Integer initialValue() {
           return 0;
       }
    };
    //②获取下一个序列值
    public intgetNextNum() {
       seqNum.set(seqNum.get() + 1);
       return seqNum.get();
    }
    publicstatic void main(String[] args)
    {
       SequenceNumber sn = new SequenceNumber();
       // 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();
    }
    privatestatic class TestClient extends Thread
    {
       private SequenceNumber sn;
       public TestClient(SequenceNumber 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() + "]");
           }
       }
    }
}