使用ThreadLocal解决多线程的并发问题
一、介绍
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。
二、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。
在JDK5.0中，ThreadLocal已经支持泛型，该类的类名已经变为ThreadLocal
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。
（1）数字生成器
//数字生成器。该类对象将被多个线程共享。 public class NumCreator implements INumCreator { private int nextNum;//当前生成的数字 public NumCreator() { nextNum=0; } public int getNextNum() { return nextNum++; } }
（2）使用数字生成器的线程
//使用数字生成器对象的线程。 public class DemoThread extends Thread { private INumCreator creator; public DemoThread(NumCreator creator) { this.creator=creator; } public void run() { //使用数字生成器生成三个数字 for (int i = 0; i < 3; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "print num:"+creator.getNextNum()); } } }
（3）main函数
public class DemoMain { public static void main(String[] args) { //三个线程共享同一个资源 NumCreator creator=new NumCreator(); DemoThread thread1=new DemoThread(creator); DemoThread thread2=new DemoThread(creator); DemoThread thread3=new DemoThread(creator); thread1.start(); thread2.start(); thread3.start(); } }
可能的结果：
Thread-0print num:0
Thread-0print num:1
Thread-0print num:2
Thread-1print num:3
Thread-1print num:4
Thread-1print num:5
Thread-2print num:6
Thread-2print num:7
Thread-2print num:8
可以看出，每个线程得到的数字是不同的。 因为三个线程共享同一个数字生成器。一个线程的运行会影响其他线程的结果。
修改程序：
（1）自定义ThreadLocal
public class DemoThreadLocal extends ThreadLocal { //重写initialValue protected Object initialValue() { // TODO 自动生成方法存根 return new Integer(0); } }
（2） 使用ThreadLocal的数字生成器
public class NumCreator2 implements INumCreator { private static DemoThreadLocal threadLocal=new DemoThreadLocal(); public NumCreator2() { } public int getNextNum() { int num= ((Integer)threadLocal.get()).intValue(); threadLocal.set(new Integer(num+1)); return num; }
（3）置换线程的数字生成器
//使用数字生成器对象的线程。 public class DemoThread extends Thread { public DemoThread(NumCreator2 creator) { this.creator=creator; } public void run() { //使用数字生成器生成三个数字 for (int i = 0; i < 3; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "print num:"+creator.getNextNum()); } } }
（4） 重写main
public static void main(String[] args) { //三个线程共享同一个资源 NumCreator2 creator2=new NumCreator2(); DemoThread thread4=new DemoThread(creator2); DemoThread thread5=new DemoThread(creator2); DemoThread thread6=new DemoThread(creator2); thread4.start(); thread5.start(); thread6.start(); }
结果：
Thread-0print num:0
Thread-0print num:1
Thread-0print num:2
Thread-1print num:0
Thread-1print num:1
Thread-1print num:2
Thread-2print num:0
Thread-2print num:1
Thread-2print num:2
三、内存泄露
在threadlocal的生命周期中,都存在这些引用. 看下图: 实线代表强引用,虚线代表弱引用.
每个thread中都存在一个map, map的类型是ThreadLocal.ThreadLocalMap. Map中的key为一个threadlocal实例. 这个Map的确使用了弱引用,不过弱引用只是针对key. 每个key都弱引用指向threadlocal. 当把threadlocal实例置为null以后,没有任何强引用指向threadlocal实例,所以threadlocal将会被gc回收. 但是,我们的value却不能回收,因为存在一条从current thread连接过来的强引用. 只有当前thread结束以后, current thread就不会存在栈中,强引用断开, Current Thread, Map, value将全部被GC回收.
所以得出一个结论就是只要这个线程对象被gc回收，就不会出现内存泄露，但在threadLocal设为null和线程结束这段时间不会被回收的，就发生了我们认为的内存泄露。
其实，ThreadLocalMap的设计中已经考虑到这种情况，也加上了一些防护措施：在ThreadLocal的get(),set(),remove()的时候都会清除线程ThreadLocalMap里所有key为null的value。
但是这些被动的预防措施并不能保证不会内存泄漏：
1、使用static的ThreadLocal，延长了ThreadLocal的生命周期，可能导致的内存泄漏。
2、分配使用了ThreadLocal又不再调用get(),set(),remove()方法，那么就会导致内存泄漏。
3、使用线程池，这个线程结束，线程放回线程池中不销毁，这个线程一直不被使用，不会销毁的，就可能出现内存泄露。