Java中ThreadLocal的設計與使用

　　早在Java 1.2推出之時，Java平台中就引入了一個新的支持：java.lang.ThreadLocal，給我們在編寫多線程程序時提供了一種新的選擇。使用這個工具類可以很簡潔地編寫出美麗的多線程程序，雖然ThreadLocal非常有用，但是似乎現在了解它、使用它的朋友還不多。
　　
　　 <!-- frame contents --> <!-- /frame contents --> 　　 ThreadLocal是什麼
　　
　　 ThreadLocal是什麼呢？其實ThreadLocal並非是一個線程的本地實現版本，它並不是一個Thread，而是thread local variable（線程局部變量）。也許把它命名為ThreadLocalVar更加合適。線程局部變量（ThreadLocal）其實的功用非常簡單，就是為每一個使用該變量的線程都提供一個變量值的副本，是每一個線程都可以獨立地改變自己的副本，而不會和其它線程的副本沖突。從線程的角度看，就似乎每一個線程都完全擁有該變量。線程局部變量並不是Java的新發明，在其它的一些語言編譯器實現（如IBM XL FORTRAN）中，它在語言的層次提供了直接的支持。因為Java中沒有提供在語言層次的直接支持，而是提供了一個ThreadLocal的類來提供支持，所以，在Java中編寫線程局部變量的代碼相對比較笨拙，這也許是線程局部變量沒有在Java中得到很好的普及的一個原因吧。
　　
　　 ThreadLocal的設計
　　
　　 首先看看ThreadLocal的接口：
　　
　　 　Object get() ; // 返回當前線程的線程局部變量副本 protected Object initialValue(); // 返回該線程局部變量的當前線程的初始值
　　　 void set(Object value); // 設置當前線程的線程局部變量副本的值
　　
　　 ThreadLocal有3個方法，其中值得注重的是initialValue()，該方法是一個protected的方法，顯然是為了子類重寫而特意實現的。該方法返回當前線程在該線程局部變量的初始值，這個方法是一個延遲調用方法，在一個線程第1次調用get()或者set(Object)時才執行，並且僅執行1次。ThreadLocal中的確實實現直接返回一個null：
　　
　　 protected Object initialValue() { return null; }
　　ThreadLocal是如何做到為每一個線程維護變量的副本的呢？其實實現的思路很簡單，在ThreadLocal類中有一個Map，用於存儲每一個線程的變量的副本。比如下面的示例實現：
　　
　　 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;
　　　 }
　　}
　　當然，這並不是一個工業強度的實現，但JDK中的ThreadLocal的實現總體思路也類似於此。
　　
　　 ThreadLocal的使用
　　
　　 假如希望線程局部變量初始化其它值，那麼需要自己實現ThreadLocal的子類並重寫該方法，通常使用一個內部匿名類對ThreadLocal進行子類化，比如下面的例子，SerialNum類為每一個類分配一個序號：
　　
　　 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類的使用將非常地簡單，因為get()方法是static的，所以在需要獲取當前線程的序號時，簡單地調用：