java.lang.ThreadLocal

早在Java 1.2推出之时，Java平台中就引入了一个新的支持：java.lang.ThreadLocal，给我们在编

写多线程程序时提供了一种新的选择。使用这个工具类可以很简洁地编写出优美的多线程程序，虽然

ThreadLocal非常有用，但是似乎现在了解它、使用它的朋友还不多。

　　ThreadLocal是什么

　　ThreadLocal是什么呢？其实ThreadLocal并非是一个线程的本地实现版本，它并不是一个Thread

，而是thread local variable（线程局部变量）。也许把它命名为ThreadLocalVar更加合适。线程

局部变量（ThreadLocal）其实的功用非常简单，就是为每一个使用该变量的线程都提供一个变量值

的副本，是每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会和其它线程的副本冲突。从线程的角度

看，就好像每一个线程都完全拥有该变量。线程局部变量并不是Java的新发明，在其它的一些语言

编译器实现（如IBM XL FORTRAN）中，它在语言的层次提供了直接的支持。因为Java中没有提供在语

言层次的直接支持，而是提供了一个ThreadLocal的类来提供支持，所以，在Java中编写线程局部变

量的代码相对比较笨拙，这也许是线程局部变量没有在Java中得到很好的普及的一个原因吧。

　　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。