摘要：提供了線程安全的共享對象，在編寫多線程代碼時，可把不安全的整個變量封裝進，或者把該對象與線程相關的狀態(tài)使用保存并不能替代同步機制，兩者面向的問題領域不同。

使用ThreadLocal類可以簡化多線程編程時的并發(fā)訪問，使用這個工具類可以很簡捷地隔離多線程程序的競爭資源。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。功能就是為每一個使用該變量的線程都提供一個變量值的副本，使每一個線程都可以獨立的改變自己的副本，而不會與其他線程的副本沖突。從線程的角度看，就好像每一個線程都完全擁有該變量一樣

ThreadLocal類的三個public方法：

T get()：返回此線程局部變量中當前線程副本中的值

void remove()：刪除此線程局部變量中當前線程的值

void set(T value)：設置此線程局部變量中當前線程副本中的值

class Account
{
    /* 定義一個ThreadLocal類型的變量，該變量將是一個線程局部變量
    每個線程都會保留該變量的一個副本 */
    private ThreadLocal name = new ThreadLocal<>();
    // 定義一個初始化name成員變量的構造器
    public Account(String str)
    {
        this.name.set(str);
        // 下面代碼用于訪問當前線程的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i == 6時輸出將賬戶名替換成當前線程名
            if (i == 6)
            {
                account.setName(getName());
            }
            // 輸出同一個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)
    {
        // 啟動兩條線程，兩條線程共享同一個Account
        Account at = new Account("初始名");
        /*
        雖然兩條線程共享同一個賬戶，即只有一個賬戶名
        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
        線程訪問同一個賬戶時看到不同的賬戶名。
        */
        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ThreadLocal變量，所以雖然程序中只有一個Account對象，但兩個子線程將會產生兩個賬戶名（主線程持有一個賬戶名的副本）。程序實際上賬戶名有三個副本，主線程一個，另外啟動的兩個線程各一個，它們的值互不干擾，每個線程完全擁有自己的ThreadLocal變量

ThreadLocal將需要并發(fā)訪問的資源復制多份，每個線程擁有一份資源，每個線程都擁有自己的資源副本，從而也就沒有必要對該變量進行同步。ThreadLocal提供了線程安全的共享對象，在編寫多線程代碼時，可把不安全的整個變量封裝進ThreadLocal，或者把該對象與線程相關的狀態(tài)使用LocalThread保存

ThreadLocal并不能替代同步機制，兩者面向的問題領域不同。同步機制是為了同步多個線程對相同資源的并發(fā)訪問，是多個線程之間進行通信的有效方式；而ThreadLocal是為了隔離多個線程的數據共享，從根本上避免多個線程之間對共享資源的競爭

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

對于Set、List、Queue和Map四種集合，最常用的是HashSet、TreeSet、ArrayList、ArrayQueue、LinkedList和HashMap、TreeMap等實現類。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，當多個并發(fā)向這些集合中存、取元素時，就可能會破壞這些集合的數據完整性

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提供了如下幾個靜態(tài)方法：

Collection synchronizedCollection(Collection c)：返回指定collection對應的線程安全的collection

static List synchronizedList(List list)：返回指定List對象對應的線程安全的List對象

static Map synchronizedMap(Map m)：返回指定Map對象對應的線程安全的Map對象

static Set synchronizedSet(Set s)：返回指定Set對象對應的線程安全的Set對象

static SortedMap synchronizedSortedMap(SortedMap m)：返回指定SortedMap對象對應的線程安全的SortedMap對象

static SortedSet synchronizedSortedSet(SortedSet s)：返回指定SortedSet對象對應的線程安全的SortedSet對象

例如需要在多線程里使用線程安全的HashMap對象(如果需要把某個集合包裝成線程安全的集合，則應該在創(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)訪問的集合接口和實現類：

線程安全的集合類可以分為兩類：

以Concurrent開頭的集合類，如ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap、ConcurrentSkipListSet、ConcurrentLinkedQueue和ConcurrentLinkedDeque

以CopyOnWrite開頭的集合類，如CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet

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

當多個線程共享訪問一個公共集合時，ConcurrentLinkedQueue是一個恰當的選擇。它不允許null元素，實現了多線程的高效訪問，多個線程訪問ConcurrentLinkedQueue集合時無需等待

在默認情況下，ConcurrentHashMap支持16個線程并發(fā)寫入，當有超過16 個線程并發(fā)向該Map 中寫入數據時，可能有一些線程需要等待。程序通過設置concurrentLevel構造參數(默認值為16)來支持更多的并發(fā)寫入線程

由于CopyOnWriteArraySet底層封裝的是CopyOnWriteArrayList, 因此他的實現機制完全類似于CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList采用復制底層數組的方式來實現寫操作

當線程對CopyOnWriteArrayList集合執(zhí)行讀取操作時, 線程會直接讀取集合本身, 無須加鎖和阻塞

當線程對CopyOnWriteArrayList集合執(zhí)行寫入操作(add/remove/set)時, 該集合會在底層復制一份新的數組, 然后對新的數組執(zhí)行寫入操作。由于對CopyOnWriteArrayList的寫入是針對副本執(zhí)行, 因此它是線程安全的

注意: 由于CopyOnWriteArrayList的寫入操作需要頻繁的復制數組，因此寫入性能較差；但由于讀操作不用加鎖(不是同一個數組)，因此讀操作非常快。綜上所述，CopyOnWriteArrayList適合在讀取操作遠遠大于寫操作的場景中, 如緩存等