详细介绍ThreadLocal

JDK 1.2的版本中就提供java.lang.ThreadLocal，ThreadLocal为解决多线程程序的并发问题提供了一种新的思路。使用这个工具类可以很简洁地编写出优美的多线程程序，ThreadLocal并不是一个Thread，而是Thread的局部变量。

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一、ThreadLocal概述

学习JDK中的类，首先看下JDK API对此类的描述，描述如下：

JDK API 写道

该类提供了线程局部 (thread-local) 变量。这些变量不同于它们的普通对应物，因为访问某个变量（通过其 get 或 set 方法）的每个线程都有自己的局部变量，它独立于变量的初始化副本。ThreadLocal 实例通常是类中的 private static 字段，它们希望将状态与某一个线程（例如，用户 ID 或事务 ID）相关联。

API表达了下面几种观点：

1、ThreadLocal不是线程，是线程的一个变量，你可以先简单理解为线程类的属性变量。

2、ThreadLocal 在类中通常定义为静态类变量。

3、每个线程有自己的一个ThreadLocal，它是变量的一个‘拷贝’，修改它不影响其他线程。

既然定义为类变量，为何为每个线程维护一个副本（姑且成为‘拷贝’容易理解），让每个线程独立访问？多线程编程的经验告诉我们，对于线程共享资源（你可以理解为属性），资源是否被所有线程共享，也就是说这个资源被一个线程修改是否影响另一个线程的运行，如果影响我们需要使用synchronized同步，让线程顺序访问。

ThreadLocal适用于资源共享但不需要维护状态的情况，也就是一个线程对资源的修改，不影响另一个线程的运行；这种设计是‘空间换时间’，synchronized顺序执行是‘时间换取空间’。

二、ThreadLocal方法介绍

• T get()  返回此线程局部变量的当前线程副本中的值。
• protected T initialValue()  返回此线程局部变量的当前线程的“初始值”。
• void remove()  移除此线程局部变量当前线程的值。
• void set(T value)  将此线程局部变量的当前线程副本中的值设置为指定值。

三、深入源码

ThreadLocal有一个ThreadLocalMap静态内部类，你可以简单理解为一个MAP，这个‘Map’为每个线程复制一个变量的‘拷贝’存储其中。

当线程调用ThreadLocal.get()方法获取变量时,首先获取当前线程引用，以此为key去获取响应的ThreadLocalMap，如果此‘Map’不存在则初始化一个，否则返回其中的变量，代码如下：

Get方法代码 ：

 
 

  
  
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();  
  
  
}  
 
 

调用get方法如果此Map不存在首先初始化，创建此map，将线程为key，初始化的vlaue存入其中，注意此处的initialValue，我们可以覆盖此方法，在首次调用时初始化一个适当的值。setInitialValue代码如下：

Java代码

 
 

  
  
private T setInitialValue() {  
  
  
T value = initialValue();  
  
  
Thread t = Thread.currentThread();  
  
  
ThreadLocalMap map = getMap(t);  
  
  
if (map != null)  
  
  
map.set(this, value);  
  
  
else 
  
  
createMap(t, value);  
  
  
return value;  
  
  
}  
 
 

set方法相对比较简单如果理解以上俩个方法，获取当前线程的引用，从map中获取该线程对应的map，如果map存在更新缓存值，否则创建并存储，代码如下：

Java代码：

 
 

  
  
public void set(T value) {  
  
  
Thread t = Thread.currentThread();  
  
  
ThreadLocalMap map = getMap(t);  
  
  
if (map != null)  
  
  
map.set(this, value);  
  
  
else 
  
  
createMap(t, value);  
  
  
}  
 
 

对于ThreadLocal在何处存储变量副本，我们看getMap方法：获取的是当前线程的ThreadLocal类型的threadLocals属性。显然变量副本存储在每一个线程中。

Java代码 ：

 
 

  
  
/**  
  
  
* 获取线程的ThreadLocalMap 属性实例  
  
  
*/ 
  
  
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {  
  
  
return t.threadLocals;  
  
  
} 
 
 

上面我们知道变量副本存放于何处，这里我们简单说下如何被java的垃圾收集机制收集，当我们不在使用是调用set(null)，此时不在将引用指向该‘map’，而线程退出时会执行资源回收操作，将申请的资源进行回收，其实就是将属性的引用设置为null。这时已经不在有任何引用指向该map，故而会被垃圾收集。

希望通过本文对hreadLocal的介绍，能够给你带来帮助。

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