摘要：提供了線程安全的共享對(duì)象，在編寫(xiě)多線程代碼時(shí)，可把不安全的整個(gè)變量封裝進(jìn)，或者把該對(duì)象與線程相關(guān)的狀態(tài)使用保存并不能替代同步機(jī)制，兩者面向的問(wèn)題領(lǐng)域不同。

使用ThreadLocal類可以簡(jiǎn)化多線程編程時(shí)的并發(fā)訪問(wèn)，使用這個(gè)工具類可以很簡(jiǎn)捷地隔離多線程程序的競(jìng)爭(zhēng)資源。Java5之后，為ThreadLocal類增加了泛型支持，即ThreadLocal

ThreadLocal，是Thread Local Variable (線程局部變量) 的意思。功能就是為每一個(gè)使用該變量的線程都提供一個(gè)變量值的副本，使每一個(gè)線程都可以獨(dú)立的改變自己的副本，而不會(huì)與其他線程的副本沖突。從線程的角度看，就好像每一個(gè)線程都完全擁有該變量一樣

ThreadLocal類的三個(gè)public方法：

T get()：返回此線程局部變量中當(dāng)前線程副本中的值

void remove()：刪除此線程局部變量中當(dāng)前線程的值

void set(T value)：設(shè)置此線程局部變量中當(dāng)前線程副本中的值

class Account
{
    /* 定義一個(gè)ThreadLocal類型的變量，該變量將是一個(gè)線程局部變量
    每個(gè)線程都會(huì)保留該變量的一個(gè)副本 */
    private ThreadLocal name = new ThreadLocal<>();
    // 定義一個(gè)初始化name成員變量的構(gòu)造器
    public Account(String str)
    {
        this.name.set(str);
        // 下面代碼用于訪問(wèn)當(dāng)前線程的name副本的值
        System.out.println("---" + this.name.get());
    }
    // name的setter和getter方法
    public String getName()
    {
        return name.get();
    }
    public void setName(String str)
    {
        this.name.set(str);
    }
}

class MyTest extends Thread
{
    // 定義一個(gè)Account類型的成員變量
    private Account account;
    public MyTest(Account account, String name)
    {
        super(name);
        this.account = account;
    }
    public void run()
    {
        // 循環(huán)10次
        for (int i = 0 ; i < 10 ; i++)
        {
            // 當(dāng)i == 6時(shí)輸出將賬戶名替換成當(dāng)前線程名
            if (i == 6)
            {
                account.setName(getName());
            }
            // 輸出同一個(gè)賬戶的賬戶名和循環(huán)變量
            System.out.println(account.getName() + " 賬戶的i值：" + i);
        }
    }
}
public class ThreadLocalTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        // 啟動(dòng)兩條線程，兩條線程共享同一個(gè)Account
        Account at = new Account("初始名");
        /*
        雖然兩條線程共享同一個(gè)賬戶，即只有一個(gè)賬戶名
        但由于賬戶名是ThreadLocal類型的，所以每條線程
        都完全擁有各自的賬戶名副本，所以從i == 6之后，將看到兩條
        線程訪問(wèn)同一個(gè)賬戶時(shí)看到不同的賬戶名。
        */
        new MyTest(at, "線程甲").start();
        new MyTest(at, "線程乙").start ();
    }
}

上述程序，由于其中的賬戶名是一個(gè)ThreadLocal變量，所以雖然程序中只有一個(gè)Account對(duì)象，但兩個(gè)子線程將會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)賬戶名（主線程持有一個(gè)賬戶名的副本）。程序?qū)嶋H上賬戶名有三個(gè)副本，主線程一個(gè)，另外啟動(dòng)的兩個(gè)線程各一個(gè)，它們的值互不干擾，每個(gè)線程完全擁有自己的ThreadLocal變量

ThreadLocal將需要并發(fā)訪問(wèn)的資源復(fù)制多份，每個(gè)線程擁有一份資源，每個(gè)線程都擁有自己的資源副本，從而也就沒(méi)有必要對(duì)該變量進(jìn)行同步。ThreadLocal提供了線程安全的共享對(duì)象，在編寫(xiě)多線程代碼時(shí)，可把不安全的整個(gè)變量封裝進(jìn)ThreadLocal，或者把該對(duì)象與線程相關(guān)的狀態(tài)使用LocalThread保存

ThreadLocal并不能替代同步機(jī)制，兩者面向的問(wèn)題領(lǐng)域不同。同步機(jī)制是為了同步多個(gè)線程對(duì)相同資源的并發(fā)訪問(wèn)，是多個(gè)線程之間進(jìn)行通信的有效方式；而ThreadLocal是為了隔離多個(gè)線程的數(shù)據(jù)共享，從根本上避免多個(gè)線程之間對(duì)共享資源的競(jìng)爭(zhēng)

如果多個(gè)線程之間需要共享資源，以達(dá)到線程之間的通信功能就使用同步機(jī)制；如果僅僅需要隔離多個(gè)線程之間的共享沖突，則可以使用ThreadLocal

對(duì)于Set、List、Queue和Map四種集合，最常用的是HashSet、TreeSet、ArrayList、ArrayQueue、LinkedList和HashMap、TreeMap等實(shí)現(xiàn)類。其中Vector、HashTable、Properties是線程安全的。其中ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet、HashMap、TreeMap等都是線程不安全的，當(dāng)多個(gè)并發(fā)向這些集合中存、取元素時(shí)，就可能會(huì)破壞這些集合的數(shù)據(jù)完整性

使用Collections提供的類方法把這些集合包裝成線程安全的集合。Collections提供了如下幾個(gè)靜態(tài)方法：

Collection synchronizedCollection(Collection c)：返回指定collection對(duì)應(yīng)的線程安全的collection

static List synchronizedList(List list)：返回指定List對(duì)象對(duì)應(yīng)的線程安全的List對(duì)象

static Map synchronizedMap(Map m)：返回指定Map對(duì)象對(duì)應(yīng)的線程安全的Map對(duì)象

static Set synchronizedSet(Set s)：返回指定Set對(duì)象對(duì)應(yīng)的線程安全的Set對(duì)象

static SortedMap synchronizedSortedMap(SortedMap m)：返回指定SortedMap對(duì)象對(duì)應(yīng)的線程安全的SortedMap對(duì)象

static SortedSet synchronizedSortedSet(SortedSet s)：返回指定SortedSet對(duì)象對(duì)應(yīng)的線程安全的SortedSet對(duì)象

例如需要在多線程里使用線程安全的HashMap對(duì)象(如果需要把某個(gè)集合包裝成線程安全的集合，則應(yīng)該在創(chuàng)建之后立即包裝，如下程序所示)，則可以采用如下代碼：

// 使用Collections 的 synchronizedMap 方法將一個(gè)普通的HashMap包裝成線程安全的類
HashMap m = Collections.synchronizedMap(new HashMap());

java.util.concurrent包下提供了大量支持高效并發(fā)訪問(wèn)的集合接口和實(shí)現(xiàn)類：

線程安全的集合類可以分為兩類：

以Concurrent開(kāi)頭的集合類，如ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap、ConcurrentSkipListSet、ConcurrentLinkedQueue和ConcurrentLinkedDeque

以CopyOnWrite開(kāi)頭的集合類，如CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet

其中以Concurrent開(kāi)頭的集合類代表了支持并發(fā)訪問(wèn)的集合，它們可以支持多個(gè)線程并發(fā)寫(xiě)入訪問(wèn)，這些寫(xiě)入線程的所有操作都是線程安全的，但讀取操作不必鎖定

當(dāng)多個(gè)線程共享訪問(wèn)一個(gè)公共集合時(shí)，ConcurrentLinkedQueue是一個(gè)恰當(dāng)?shù)倪x擇。它不允許null元素，實(shí)現(xiàn)了多線程的高效訪問(wèn)，多個(gè)線程訪問(wèn)ConcurrentLinkedQueue集合時(shí)無(wú)需等待

在默認(rèn)情況下，ConcurrentHashMap支持16個(gè)線程并發(fā)寫(xiě)入，當(dāng)有超過(guò)16 個(gè)線程并發(fā)向該Map 中寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，可能有一些線程需要等待。程序通過(guò)設(shè)置concurrentLevel構(gòu)造參數(shù)(默認(rèn)值為16)來(lái)支持更多的并發(fā)寫(xiě)入線程

由于CopyOnWriteArraySet底層封裝的是CopyOnWriteArrayList, 因此他的實(shí)現(xiàn)機(jī)制完全類似于CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList采用復(fù)制底層數(shù)組的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)寫(xiě)操作

當(dāng)線程對(duì)CopyOnWriteArrayList集合執(zhí)行讀取操作時(shí), 線程會(huì)直接讀取集合本身, 無(wú)須加鎖和阻塞

當(dāng)線程對(duì)CopyOnWriteArrayList集合執(zhí)行寫(xiě)入操作(add/remove/set)時(shí), 該集合會(huì)在底層復(fù)制一份新的數(shù)組, 然后對(duì)新的數(shù)組執(zhí)行寫(xiě)入操作。由于對(duì)CopyOnWriteArrayList的寫(xiě)入是針對(duì)副本執(zhí)行, 因此它是線程安全的

注意: 由于CopyOnWriteArrayList的寫(xiě)入操作需要頻繁的復(fù)制數(shù)組，因此寫(xiě)入性能較差；但由于讀操作不用加鎖(不是同一個(gè)數(shù)組)，因此讀操作非常快。綜上所述，CopyOnWriteArrayList適合在讀取操作遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于寫(xiě)操作的場(chǎng)景中, 如緩存等