ThreadLocal和Synchronized的用法和区别

java里ThreadLocal和Synchronized的区别

ThreadLocal 和 synchronized 是Java中处理并发的两个不同机制，它们的用途和工作方式有明显的区别：

ThreadLocal

ThreadLocal 在Java中用于创建线程本地变量。每个线程都拥有一个独立于其他线程的变量副本。换句话说，ThreadLocal 为每个使用该变量的线程提供了一个独立初始化的变量副本，因此每个线程都可以改变自己的副本而不会影响其他线程中的副本。

它通常用于实现线程安全，没有使用同步机制的情况下避免共享资源。这种方式不涉及同步策略，因为每个线程访问自己的本地变量。

Synchronized

synchronized 关键字用于控制对共享资源的并发访问。在方法或代码块上加上 synchronized 关键字，可以确保在同一时间内只有一个线程可以进入该方法或代码块。这样做的目的是为了保护共享资源不会因为多线程同时访问而出现数据不一致的情况。

synchronized 通过使用锁（在对象或类上）来实现同步。当一个线程访问一个同步的方法或代码块时，它会获取锁，其他任何线程都无法获取同一锁，直到第一个线程释放锁为止。

区别

• 用途： ThreadLocal 用于提供线程的局部变量，这些局部变量只有当前访问的线程可以看到。而 synchronized 用于在多个线程之间同步对共享对象或资源的访问。

• 性能： synchronized 会引入线程等待和锁竞争的开销，但 ThreadLocal 不涉及同步，因此通常性能更好。

• 目标： ThreadLocal 的目标是使线程中的某些数据独立于其他线程，而 synchronized 的目标是为了线程之间的数据一致性和共享资源的互斥访问。

• 线程安全： 即使使用 ThreadLocal，如果线程本地变量本身是可变的，那么该变量的线程安全性仍然需要考虑。使用 synchronized 时，线程安全是通过显式的同步来保证的。

示例

下面是一个 ThreadLocal 的简单示例：

public class Example {
    private static final ThreadLocal threadLocalValue = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {
        threadLocalValue.set(123); // 在当前线程中设置值

        // 在新线程中设置不同的值
        new Thread(() -> {
            threadLocalValue.set(456);
            System.out.println(threadLocalValue.get()); // 输出 456
        }).start();

        System.out.println(threadLocalValue.get()); // 输出 123
    }
}

不管怎么说这两者基本上都可以保证线程的安全性，比如ThreadLocal对象里的数据是线程私有的，不存在线程安全问题，synchronized更不用说，所以能列举一些这两者各自的使用场景吗？

确实，ThreadLocal和synchronized都可以提供线程安全，但它们适用于不同的场景，下面我将分别列举一些典型的使用场景。

ThreadLocal 使用场景

1. 用户身份信息传递：在Web应用中，你可以使用ThreadLocal来存储用户的登录信息，在一次HTTP请求的上下文中随时获取用户信息，而不需要显式传递这个信息。

2. 数据库连接管理：在使用数据库连接池时，可以通过ThreadLocal来存储和管理每个线程的数据库连接对象，保证每个线程都有自己独立的数据库连接。

3. 事务管理：在事务管理中，ThreadLocal可以用来存储当前线程的事务上下文，这样在事务操作的任何地方都可以获取到当前的事务状态。

4. ORM 框架：在ORM框架如Hibernate中，ThreadLocal常用于存储Session对象，以确保每个线程都有自己的会话实例。

5. 格式化工具：比如SimpleDateFormat是非线程安全的，可以使用ThreadLocal来为每个线程存储一个独立的实例，这样就不会互相影响。

Synchronized 使用场景

1. 共享资源的互斥访问：当多个线程需要访问共享资源时，使用synchronized来确保同一时间只有一个线程可以访问该资源，保持数据的一致性和完整性。

2. 实现原子操作：对于一些复合操作，例如递增操作，可以使用synchronized关键字来确保操作的原子性，防止线程中断导致的数据不一致问题。

3. 条件同步：synchronized关键字可以与wait()和notify()/notifyAll()方法配合使用，在特定条件下控制线程的等待和唤醒。

4. 实现线程安全的集合：尽管Java提供了线程安全的集合类，但在某些情况下你可能需要通过synchronized来保护自己的数据结构。

5. 防止线程干扰：在一些复杂的交互场景中，比如迭代器的使用过程中，可能需要synchronized来防止其他线程的干扰。

区别和选择

选择ThreadLocal还是synchronized，应考虑以下因素：

• 数据共享：如果不需要在线程间共享数据，则ThreadLocal是个好选择。如果多个线程需要看到相同的数据状态，则需要synchronized。

• 性能：由于synchronized可能导致线程阻塞，它可能会引入性能开销。如果每个线程可以有自己的数据副本，ThreadLocal通常会提供更好的性能。

• 数据一致性：如果需要确保数据状态的一致性，synchronized通常是必须的。ThreadLocal不适合这种场景，因为它提供的是线程隔离。

• 资源管理：ThreadLocal可以用于管理线程特定的资源，如数据库连接等，而synchronized更适用于访问共享的系统资源。

综合这些因素，你可以根据实际需求选择最合适的并发策略。