使用 ThreadLocal 变量的时机和方法

并发编程中，一个重要的内容是数据共享。当你创建了实现Runnable接口的线程，然后开启使用相同Runnable实例的各种Thread对象，所有的线程便共享定义在Runnable对象中的属性。也就是说，当你在一个线程中改变任意属性时，所有的线程都会因此受到影响，同时会看到第一个线程修改后的值。有时我们希望如此，比如：多个线程增大或减小同一个计数器变量；但是，有时我们希望确保每个线程，只能工作在它自己的线程实例的拷贝上，同时不会影响其他线程的数据。

使用ThreadLocal的时机

举个例子，想象你在开发一个电子商务应用，你需要为每一个控制器处理的顾客请求，生成一个唯一的事务ID，同时将其传到管理器或DAO的业务方法中，以便记录日志。一种方案是将事务ID作为一个参数，传到所有的业务方法中。但这并不是一个好的方案，它会使代码变得冗余。

你可以使用ThreadLocal类型的变量解决这个问题。首先在控制器或者任意一个预处理器拦截器中生成一个事务ID，然后在ThreadLocal中设置事务ID，最后，不论这个控制器调用什么方法，都能从threadlocal中获取事务ID。而且这个应用的控制器可以同时处理多个请求，同时在框架层面，因为每一个请求都是在一个单独的线程中处理的，所以事务ID对于每一个线程都是唯一的，而且可以从所有线程的执行路径获取。

扩展阅读：《与JAX-RS ResteasyProviderFactory共享上下文数据（ThreadLocalStack实例）》（http://howtodoinjava.com/resteasy/share-context-data-with-jax-rs-resteasyproviderfactory/）

ThreadLocal类

Java并发API为使用ThreadLocal类的局部线程变量提供了一个简洁高效的机制，

public class ThreadLocal<T> extends Object {...}

这个类提供了一个局部线程变量。这些变量不同于其所对应的常规变量，对于常规变量，每个线程只能访问（通过get或set方法）其自身所拥有的，独立初始化变量拷贝。在一个类中，ThreadLocal类型的实例是典型的私有、静态（private static）字段，因为我们可以将其作为线程的关联状态（比如：用户ID或者事务ID）

这个类有以下方法：

get()：返回当前线程拷贝的局部线程变量的值。
initialValue()：返回当前线程赋予局部线程变量的初始值。
remove()：移除当前线程赋予局部线程变量的值。
set(T value)：为当前线程拷贝的局部线程变量设置一个特定的值。

怎样使用ThreadLocal？

下面的例子使用两个局部线程变量，即threadId和startDate。它们都遵循推荐的定义方法，即“private static”类型的字段。threadId用来区分当前正在运行的线程，startDate用来获取线程开启的时间。上面的信息将打印到控制台，以此验证每一个线程管理他自己的变量拷贝。

class DemoTask implements Runnable {

// Atomic integer containing the next thread ID to be assigned
private static final AtomicInteger nextId = new AtomicInteger(0);

// Thread local variable containing each thread's ID
private static final ThreadLocal<Integer> threadId =
new ThreadLocal<Integer>() {
@Override
protected Integer initialValue() {
return nextId.getAndIncrement();
}
};

// Returns the current thread's unique ID, assigning it if necessary
public int getThreadId() {
return threadId.get();
}

// Returns the current thread's starting timestamp
private static final ThreadLocal<Date> startDate =
new ThreadLocal<Date>() {
protected Date initialValue() {
return new Date();
}
};

@Override
public void run() {
System.out.printf("Starting Thread: %s : %sn",
getThreadId(), startDate.get());
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep((int) Math.rint(Math.random() * 10));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.printf("Thread Finished: %s : %sn",
getThreadId(), startDate.get());
}
}

现在要验证变量本质上能够维持其自身状态，而与多线程的多次初始化无关。我们首先需要创建执行这个任务的三个线程，然后开启线程，接着验证它们打印到控制台中的信息。

Starting Thread: 0 : Wed Dec 24 15:04:40 IST 2014
Thread Finished: 0 : Wed Dec 24 15:04:40 IST 2014

Starting Thread: 1 : Wed Dec 24 15:04:42 IST 2014
Thread Finished: 1 : Wed Dec 24 15:04:42 IST 2014

Starting Thread: 2 : Wed Dec 24 15:04:44 IST 2014
Thread Finished: 2 : Wed Dec 24 15:04:44 IST 2014

在上面的输出中，打印出的声明序列每次都在变化。我已经把它们放到了序列中，这样对于每一个线程实例，我们都可以清楚地辨别出，局部线程变量保持着安全状态，而绝不会混淆。自己尝试下！

局部线程通常使用在这样的情况下，当你有一些对象并不满足线程安全，但是你想避免在使用synchronized关键字、块时产生的同步访问，那么，让每个线程拥有它自己的对象实例。

注意：局部变量是同步或局部线程的一个好的替代，它总是能够保证线程安全。唯一可能限制你这样做的是你的应用设计约束。

警告：在webapp服务器上，可能会保持一个线程池，那么ThreadLocal变量会在响应客户端之前被移除，因为当前线程可能被下一个请求重复使用。而且，如果在使用完毕后不进行清理，它所保持的任何一个对类的引用—这个类会作为部署应用的一部分加载进来—将保留在永久堆栈中，永远不会被垃圾回收机制回收。

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