ThreadLocal的设计

ThreadLocal的设计 
首先看看ThreadLocal的接口： 
Object get() ; // 返回当前线程的线程局部变量副本 protected Object 
initialValue(); // 返回该线程局部变量的当前线程的初始值                    
void set(Object value); // 设置当前线程的线程局部变量副本的值 
　　ThreadLocal有3个方法，其中值得注意的是initialValue()，该方法是一个protected 
的方法，显然是为了子类重写而特意实现的。该方法返回当前线程在该线程局部变量的初始 
值，这个方法是一个延迟调用方法，在一个线程第1次调用get()或者set(Object)时才执行 
，并且仅执行1次。ThreadLocal中的确实实现直接返回一个null： 
protected Object initialValue() { return null; } 
　　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的副本。比如下面的示例实现：

public class ThreadLocal 
{ 
　private Map values = Collections.synchronizedMap(new HashMap()); 
　public Object get() 
　{ 
　　Thread curThread = Thread.currentThread(); 
　　Object o = values.get(curThread); 
　　if (o == null && !values.containsKey(curThread)) 
　　{ 
　　　o = initialValue(); 
　　　values.put(curThread, o); 
　　} 
　　return o; 
　}

　public void set(Object newValue) 
　{ 
　　values.put(Thread.currentThread(), newValue); 
　}

　public Object initialValue() 
　{ 
　　return null; 
　} 
}

　　当然，这并不是一个工业强度的实现，但JDK中的ThreadLocal的实现总体思路也类似于此。 
ThreadLocal的使用 
　　如果希望线程局部变量初始化其它值，那么需要自己实现ThreadLocal的子类并重写该 
方法，通常使用一个内部匿名类对ThreadLocal进行子类化，比如下面的例子，SerialNum类 
为每一个类分配一个序号： 
public class SerialNum 
{ 
　// The next serial number to be assigned 
　private static int nextSerialNum = 0; 
　private static ThreadLocal serialNum = new ThreadLocal() 
　{ 
　　protected synchronized Object initialValue() 
　　{ 
　　　return new Integer(nextSerialNum++); 
　　} 
　};

　public static int get() 
　{ 
　　return ((Integer) (serialNum.get())).intValue(); 
　} 
}

　　SerialNum类的使用将非常地简单，因为get()方法是static的，所以在需要获取当前线 
程的序号时，简单地调用：

int serial = SerialNum.get(); 即可。 
　　在线程是活动的并且ThreadLocal对象是可访问的时，该线程就持有一个到该线程局部 
变量副本的隐含引用，当该线程运行结束后，该线程拥有的所以线程局部变量的副本都将失 
效，并等待垃圾收集器收集。 
ThreadLocal与其它同步机制的比较 
　　ThreadLocal和其它同步机制相比有什么优势呢？ThreadLocal和其它所有的同步机制都 
是为了解决多线程中的对同一变量的访问冲突，在普通的同步机制中，是通过对象加锁来实 
现多个线程对同一变量的安全访问的。这时该变量是多个线程共享的，使用这种同步机制需 
要很细致地分析在什么时候对变量进行读写，什么时候需要锁定某个对象，什么时候释放该 
对象的锁等等很多。所有这些都是因为多个线程共享了资源造成的。ThreadLocal就从另一 
个角度来解决多线程的并发访问，ThreadLocal会为每一个线程维护一个和该线程绑定的变 
量的副本，从而隔离了多个线程的数据，每一个线程都拥有自己的变量副本，从而也就没有 
必要对该变量进行同步了。ThreadLocal提供了线程安全的共享对象，在编写多线程代码时 
，可以把不安全的整个变量封装进ThreadLocal，或者把该对象的特定于线程的状态封装进 
ThreadLocal。 
　　由于ThreadLocal中可以持有任何类型的对象，所以使用ThreadLocal get当前线程的值 
是需要进行强制类型转换。但随着新的Java版本（1.5）将模版的引入，新的支持模版参数 
的ThreadLocal<T>类将从中受益。也可以减少强制类型转换，并将一些错误检查提前到了编 
译期，将一定程度地简化ThreadLocal的使用。 
总结 
    当然ThreadLocal并不能替代同步机制，两者面向的问题领域不同。同步机制是为了同 
步多个线程对相同资源的并发访问，是为了多个线程之间进行通信的有效方式；而 
ThreadLocal是隔离多个线程的数据共享，从根本上就不在多个线程之间共享资源（变量） 
，这样当然不需要对多个线程进行同步了。所以，如果你需要进行多个线程之间进行通信， 
则使用同步机制；如果需要隔离多个线程之间的共享冲突，可以使用ThreadLocal，这将极 
大地简化你的程序，使程序更加易读、简洁。

ThreadLocal常见用途：
存放当前session用户
存放一些context变量，比如webwork的ActionContext
存放session，比如Spring hibernate orm的session

例子：用 ThreadLocal 实现每线程 Singleton
        线程局部变量常被用来描绘有状态“单子”（Singleton） 或线程安全的共享对象，或者是通过把不安全的整个变量封装进 ThreadLocal，或者是通过把对象的特定于线程的状态封装进 ThreadLocal。例如，在与数据库有紧密联系的应用程序中，程序的很多方法可能都需要访问数据库。在系统的每个方法中都包含一个 Connection 作为参数是不方便的 — 用“单子”来访问连接可能是一个虽然更粗糙，但却方便得多的技术。然而，多个线程不能安全地共享一个 JDBC Connection。如清单 3 所示，通过使用“单子”中的 ThreadLocal，我们就能让我们的程序中的任何类容易地获取每线程 Connection 的一个引用。这样，我们可以认为 ThreadLocal 允许我们创建每线程单子。
例：把一个 JDBC 连接存储到一个每线程 Singleton 中 
public class ConnectionDispenser { 
  private static class ThreadLocalConnection extends ThreadLocal {
           public Object initialValue() {
                  return DriverManager.getConnection(ConfigurationSingleton.getDbUrl());
           }
   }
    private ThreadLocalConnection conn = new ThreadLocalConnection();
    public static Connection getConnection() {
            return (Connection) conn.get();
   }
}

注意：
理论上来说，ThreadLocal是的确是相对于每个线程，每个线程会有自己的ThreadLocal。但是上面已经讲到，一般的应用服务器都会维护一套线程池。因此，不同用户访问，可能会接受到同样的线程。因此，在做基于TheadLocal时，需要谨慎，避免出现ThreadLocal变量的缓存，导致其他线程访问到本线程变量。