ThreadLocal与Synchronized区别：全面解析与代码案例详解

2024-01-14 07:11:31

并发编程中，我们常常会遇到多线程访问共享数据的问题，此时，我们需要使用一些同步机制来保证数据的正确性。Java中提供了两种常用的同步机制：ThreadLocal和Synchronized。这两者有着不同的特点和使用场景，在本文中，我们将详细讲解ThreadLocal与Synchronized的区别，并通过代码案例进行详细说明。

ThreadLocal与Synchronized的概念

ThreadLocal

ThreadLocal是一种线程局部变量，它可以为每个线程创建一个独立的变量副本，使得每个线程都可以访问和操作自己的变量副本，而不会影响其他线程的变量副本。ThreadLocal通常用于存储线程私有数据，例如每个线程的当前用户、当前事务等。

Synchronized

Synchronized是一种同步机制，它可以保证对共享数据的并发访问是安全的，即在同一时刻，只有一个线程可以访问共享数据。Synchronized可以通过两种方式实现：使用synchronized和使用ReentrantLock类。Synchronized关键字可以修饰方法或代码块，当一个线程进入一个synchronized方法或代码块时，其他线程将被阻塞，直到该线程退出该方法或代码块。ReentrantLock类可以显式地创建和使用锁对象来实现同步。

ThreadLocal与Synchronized的区别

1. 作用域

ThreadLocal的作用域是线程局部，即每个线程都有自己的ThreadLocal变量副本，而Synchronized的作用域是全局的，即所有线程共享同一个Synchronized变量。

2. 实现方式

ThreadLocal是通过在每个线程中创建一个ThreadLocalMap来实现的，而Synchronized是通过使用锁对象来实现的。ThreadLocalMap是一个哈希表，它将键（ThreadLocal变量）映射到值（ThreadLocal变量的副本）。当一个线程访问一个ThreadLocal变量时，它会先从ThreadLocalMap中查找该变量的副本，如果没有找到，则会创建一个新的副本并将其添加到ThreadLocalMap中。Synchronized是通过使用锁对象来实现的，当一个线程想要访问一个Synchronized变量时，它需要先获得该变量的锁，如果该变量的锁已经被其他线程持有，则该线程将被阻塞，直到该线程释放该变量的锁。

3. 性能

ThreadLocal的性能通常优于Synchronized，因为ThreadLocal不需要获取锁，而Synchronized需要获取锁。但是，如果ThreadLocal变量被频繁地访问，则ThreadLocal的性能可能会下降，因为需要频繁地创建和销毁ThreadLocal变量的副本。

4. 使用场景

ThreadLocal通常用于存储线程私有数据，例如每个线程的当前用户、当前事务等。Synchronized通常用于保护共享数据，例如共享资源、共享变量等。

ThreadLocal与Synchronized的代码案例

1. ThreadLocal示例

public class ThreadLocalExample {

    private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            threadLocal.set(1);
            System.out.println("Thread 1: " + threadLocal.get());
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            threadLocal.set(2);
            System.out.println("Thread 2: " + threadLocal.get());
        });

        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

输出结果：

Thread 1: 1
Thread 2: 2

在这个示例中，我们创建了一个ThreadLocal变量threadLocal，并为每个线程设置了不同的值。每个线程都可以访问和操作自己的threadLocal变量副本，而不会影响其他线程的threadLocal变量副本。

2. Synchronized示例

public class SynchronizedExample {

    private static int sharedVariable = 0;

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            synchronized (SynchronizedExample.class) {
                sharedVariable++;
                System.out.println("Thread 1: " + sharedVariable);
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            synchronized (SynchronizedExample.class) {
                sharedVariable++;
                System.out.println("Thread 2: " + sharedVariable);
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

输出结果：

Thread 1: 1
Thread 2: 2

在这个示例中，我们创建了一个共享变量sharedVariable，并使用Synchronized关键字修饰了对sharedVariable的访问。当一个线程访问sharedVariable时，它需要先获得SynchronizedExample.class对象的锁，如果该锁已经被其他线程持有，则该线程将被阻塞，直到该线程释放该锁。这样可以保证对sharedVariable的访问是安全的。