多线程编程中的ThreadLocal详解

2024年11月16日

分类: Java

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防止一个对象被多个线程同时读写是多线程编程中非常重要的工作，通常可以使用加锁等方式来实现。那有没有一种方式来彻底避免这种情况呢？

有，ThreadLocal就是其中的一种。

一个对象会被多个线程访问，是因为多个线程共享了这个对象。我们只要把对象转变为线程独有的，就可以避免这种情况。这是一种以“空间换时间”的思路：

当一个对象被多个线程共享时，节约了存储该对象的空间；但是在访问该对象时需要多个线程排队进行，这样便浪费了时间。
当我们对象设置为线程独享时，每个线程都可以无需排队自由访问对象，节约了时间；但是同一个对象可能在多个线程中存在拷贝，这样就浪费了存储空间。

当然，有一些数据在多个线程之间共享是多个线程之间通讯的需要，这种情况不在此列。

时间与空间的矛盾在程序设计中会经常出现，我们需要根据不同的场景选择不同的方案。而ThreadLocal是典型的“时间换空间”的思路，每个线程都独有一个ThreadLocal，可以在其中存放独属于该线程的数据。

ThreadLocal的主要方法有：

T get(): 从ThreadLocal中读取数据
void set(T value)：向ThreadLocal写入数据
void remove() ：从ThreadLocal中删除数据

接下来我们通过示例展示ThreadLocal的使用，并证明ThreadLocal空间是归各个线程独享的。

在下面的代码中，我们创建threadLocalNumber和threadLocalString这两个ThreadLocal变量。

public class DemoApplication {
    // 创建了两个ThreadLocal变量
    private static ThreadLocal<Integer> threadLocalNumber = new ThreadLocal<>();
    private static ThreadLocal<String> threadLocalString = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {
        try {
            Thread thread01 = new Thread(new Task01());
            Thread thread02 = new Thread(new Task02());
            thread01.start();
            thread02.start();
            Thread.sleep(2L);
            System.out.println("Main-number: " + threadLocalNumber.get());
            System.out.println("Main-string: " + threadLocalString.get());
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }

    }

    private static class Task01 implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("Thread01-number: " + threadLocalNumber.get());
            System.out.println("Set Thread01-number : 3001");
            threadLocalNumber.set(3001);
            System.out.println("Thread01-number: " + threadLocalNumber.get());
            System.out.println("Set Thread01-string : hello thread01");
            threadLocalString.set("hello thread01");
            System.out.println("Thread01-string: " + threadLocalString.get());
        }
    }

    private static class Task02 implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("Set Thread02-number : 3002");
            threadLocalNumber.set(3002);
            System.out.println("Thread02-number: " + threadLocalNumber.get());
            System.out.println("Thread02-string: " + threadLocalString.get());
            System.out.println("Set Thread02-string : hello thread02");
            threadLocalString.set("hello thread02");
            System.out.println("Thread02-string: " + threadLocalString.get());
        }
    }
}