ThreadLocal详解

来源：互联网发布：淘宝网飞机杯货到付款编辑：程序博客网时间：2024/06/17 22:35

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ThreadLocal翻译成中文比较准确的叫法应该是：线程局部变量。

　　这个玩意有什么用处，或者说为什么要有这么一个东东？先解释一下，在并发编程的时候，成员变量如果不做任何处理其实是线程不安全的，各个线程都在操作同一个变量，显然是不行的，并且我们也知道volatile这个关键字也是不能保证线程安全的。那么在有一种情况之下，我们需要满足这样一个条件：变量是同一个，但是每个线程都使用同一个初始值，也就是使用同一个变量的一个新的副本。这种情况之下ThreadLocal就非常使用，比如说DAO的数据库连接，我们知道DAO是单例的，那么他的属性Connection就不是一个线程安全的变量。而我们每个线程都需要使用他，并且各自使用各自的。这种情况，ThreadLocal就比较好的解决了这个问题。

　　我们从源码的角度来分析这个问题。

　　首先定义一个ThreadLocal：

public class ConnectionUtil {    private static ThreadLocal<Connection> tl = new ThreadLocal<Connection>();    private static Connection initConn = null;    static {        try {            initConn = DriverManager.getConnection("url, name and password");        } catch (SQLException e) {            e.printStackTrace();        }    }        public Connection getConn() {        Connection c = tl.get();        if(null == c) tl.set(initConn);        return tl.get();    }    }

　　这样子，都是用同一个连接，但是每个连接都是新的，是同一个连接的副本。

　　那么实现机制是如何的呢？

　　1、每个Thread对象内部都维护了一个ThreadLocalMap这样一个ThreadLocal的Map，可以存放若干个ThreadLocal。

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/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
 * by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

　　2、当我们在调用get()方法的时候，先获取当前线程，然后获取到当前线程的ThreadLocalMap对象，如果非空，那么取出ThreadLocal的value，否则进行初始化，初始化就是将initialValue的值set到ThreadLocal中。

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public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null)
            return (T)e.value;
    }
    return setInitialValue();
}

　　3、当我们调用set()方法的时候，很常规，就是将值设置进ThreadLocal中。

　　4、总结：当我们调用get方法的时候，其实每个当前线程中都有一个ThreadLocal。每次获取或者设置都是对该ThreadLocal进行的操作，是与其他线程分开的。

　　5、应用场景：当很多线程需要多次使用同一个对象，并且需要该对象具有相同初始化值的时候最适合使用ThreadLocal。

　　6、其实说再多也不如看一下源码来得清晰。如果要看源码，其中涉及到一个WeakReference和一个Map，这两个地方需要了解下，这两个东西分别是a.Java的弱引用，也就是GC的时候会销毁该引用所包裹(引用)的对象，这个threadLocal作为key可能被销毁，但是只要我们定义成他的类不卸载，tl这个强引用就始终引用着这个ThreadLocal的，永远不会被gc掉。b.和HashMap差不多。

　　事实上，从本质来讲，就是每个线程都维护了一个map，而这个map的key就是threadLocal，而值就是我们set的那个值，每次线程在get的时候，都从自己的变量中取值，既然从自己的变量中取值，那肯定就不存在线程安全问题，总体来讲，ThreadLocal这个变量的状态根本没有发生变化，他仅仅是充当一个key的角色，另外提供给每一个线程一个初始值。如果允许的话，我们自己就能实现一个这样的功能，只不过恰好JDK就已经帮我们做了这个事情。

ThreadLocal用法和实现原理

如果你定义了一个单实例的java bean，它有若干属性，但是有一个属性不是线程安全的，比如说HashMap。并且碰巧你并不需要在不同的线程中共享这个属性，也就是说这个属性不存在跨线程的意义。那么你不要sychronize这么复杂的东西，ThreadLocal将是你不错的选择。

举例来说：

import java.util.HashMap;

public class TreadLocalTest {

    static ThreadLocal<HashMap> map0 = new ThreadLocal<HashMap>(){
        @Override
        protected HashMap initialValue() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"initialValue");
            return new HashMap();
        }
    };
    public void run(){
        Thread[] runs = new Thread[3];
        for(int i=0;i<runs.length;i++){
            runs[i]=new Thread(new T1(i));
        }
        for(int i=0;i<runs.length;i++){
            runs[i].start();
        }
    }
    public static class T1 implements Runnable{
        int id;
        public T1(int id0){
            id = id0;
        }
        public void run() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":start");
            HashMap map = map0.get();
            for(int i=0;i<10;i++){
                map.put(i, i+id*100);
                try{
                    Thread.sleep(100);
                }catch(Exception ex){
                }
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+':'+map);
        }
    }
    /**
     * Main
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args){
        TreadLocalTest test = new TreadLocalTest();
        test.run();
    }

}

输出解释；

Thread-1:start
Thread-2:start
Thread-0:start
Thread-2initialValue
Thread-1initialValue
Thread-0initialValue
Thread-1:{0=100, 1=101, 2=102, 3=103, 4=104, 5=105, 6=106, 7=107, 8=108, 9=109}
Thread-2:{0=200, 1=201, 2=202, 3=203, 4=204, 5=205, 6=206, 7=207, 8=208, 9=209}
Thread-0:{0=0, 1=1, 2=2, 3=3, 4=4, 5=5, 6=6, 7=7, 8=8, 9=9}

可以看到map0 虽然是个静态变量，但是initialValue被调用了三次，通过debug发现，initialValue是从map0.get处发起的。而且每个线程都有自己的map，虽然他们同时执行。

进入Theadlocal代码，可以发现如下的片段；

public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null)
                return (T)e.value;
        }
        return setInitialValue();
    }

这说明ThreadLocal确实只有一个变量，但是它内部包含一个map，针对每个thread保留一个entry，如果对应的thread不存在则会调用initialValue。

0 0