ThreadLocal介紹

ThreadLocal，顧名思義，線程局部變量。對于同一個static ThreadLocal，不同線程只能從中get，set，remove自己的變量，而不會影響其他線程的變量。

我們可以把它看作是一個改裝過的一個類，我們假設現在有一個這個類的公共實例變量，有好幾個線程它們都能訪問使用這個變量。這個變量有以下幾個常用的方法：

1、ThreadLocal.get: 獲取ThreadLocal中當前線程共享變量的值。

2、ThreadLocal.set: 設置ThreadLocal中當前線程共享變量的值。

3、ThreadLocal.remove: 移除ThreadLocal中當前線程共享變量的值。

4、ThreadLocal.initialValue: ThreadLocal沒有被當前線程賦值時或當前線程剛調用remove方法后調用get方法，返回此方法值。

好的現在假設各個線程都給這個變量 set了一個自己的int數字，如果是普通的變量，正常的邏輯應該是：哪個線程是最后一個設置它的，這個變量的值就是哪個。

但現在這個改裝過的不一樣，雖然各個線程都可以操作這個變量，但對各個線程來說，它其實是邏輯上獨立的。換句話說，即使剛剛各個線程都給它set了，但每個線程get的時候，拿到的還是自己本來set的那個int值。

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看個例子來理解吧：

public class MyThreadLocal {private static final ThreadLocal<Object> threadLocal = new ThreadLocal<Object>(){/*** ThreadLocal沒有被當前線程賦值時或當前線程剛調用remove方法后調用get方法，返回此方法值*/@Overrideprotected Object initialValue(){System.out.println("調用get方法時，當前線程共享變量沒有設置，調用initialValue獲取默認值！");return null;}};public static void main(String[] args){new Thread(new MyIntegerTask("IntegerTask1")).start();new Thread(new MyStringTask("StringTask1")).start();new Thread(new MyIntegerTask("IntegerTask2")).start();new Thread(new MyStringTask("StringTask2")).start();}public static class MyIntegerTask implements Runnable{private String name;MyIntegerTask(String name){this.name = name;}@Overridepublic void run() {for(int i = 0; i < 5; i++){// ThreadLocal.get方法獲取線程變量if(null == MyThreadLocal.threadLocal.get()){// ThreadLocal.et方法設置線程變量 MyThreadLocal.threadLocal.set(0);System.out.println("線程" + name + ": 0");}else{int num = (Integer)MyThreadLocal.threadLocal.get();MyThreadLocal.threadLocal.set(num + 1);System.out.println("線程" + name + ": " + MyThreadLocal.threadLocal.get());if(i == 3){MyThreadLocal.threadLocal.remove();}}try{Thread.sleep(1000);}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}} }}public static class MyStringTask implements Runnable{private String name;MyStringTask(String name){this.name = name;}@Overridepublic void run() {for(int i = 0; i < 5; i++){if(null == MyThreadLocal.threadLocal.get()){MyThreadLocal.threadLocal.set("a");System.out.println("線程" + name + ": a");}else{String str = (String)MyThreadLocal.threadLocal.get();MyThreadLocal.threadLocal.set(str + "a");System.out.println("線程" + name + ": " + MyThreadLocal.threadLocal.get());}try{Thread.sleep(800);}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();}}}}<strong>}</strong> View Code 輸出結果是： 調用get方法時，當前線程共享變量沒有設置，調用initialValue獲取默認值！線程IntegerTask1: 0調用get方法時，當前線程共享變量沒有設置，調用initialValue獲取默認值！線程IntegerTask2: 0調用get方法時，當前線程共享變量沒有設置，調用initialValue獲取默認值！調用get方法時，當前線程共享變量沒有設置，調用initialValue獲取默認值！線程StringTask1: a線程StringTask2: a線程StringTask1: aa線程StringTask2: aa線程IntegerTask1: 1線程IntegerTask2: 1線程StringTask1: aaa線程StringTask2: aaa線程IntegerTask2: 2線程IntegerTask1: 2線程StringTask2: aaaa線程StringTask1: aaaa線程IntegerTask2: 3線程IntegerTask1: 3線程StringTask1: aaaaa線程StringTask2: aaaaa調用get方法時，當前線程共享變量沒有設置，調用initialValue獲取默認值！線程IntegerTask2: 0調用get方法時，當前線程共享變量沒有設置，調用initialValue獲取默認值！線程IntegerTask1: 0

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可以看到，雖然只有一個類變量threadlocal，但對各個線程來說，好像是它們自己的局部變量一樣，互相不影響。

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threadLocal原理

在介紹ThreadLocal的原理之前，先要介紹幾個類

首先，這個threadLocal是和各個線程相關的，所以可以想象，這個ThreadLocal的原理肯定和Thread類有關系。

在Thread類中，有個類變量：

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

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這個類變量很容易理解的，是這個Thread對象所代表的線程的ThreadLocalMap。這是個Map，里面的每個entry的key是ThreadLocal實例對象。

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而這個ThreadLocalMap類呢，是ThreadLocal類的一個嵌套類（就static內部類）。

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從set方法的源碼來看原理

先說說大概思路吧，當為一個ThreadLocal的實例變量，set的時候，首先會獲得當前線程（因為是它自己去獲得當前線程，所以這個線程是它自己本身），然后拿到這個線程的ThreadLocalMap。然后再以這個要set的ThreadLocal實例為key，set的東西為value放進到這個ThreadLocalMap里面去。

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來看具體源碼

set方法：

/*** Sets the current thread's copy of this thread-local variable* to the specified value. Most subclasses will have no need to* override this method, relying solely on the {@link #initialValue}* method to set the values of thread-locals.** @param value the value to be stored in the current thread's copy of* this thread-local.*/public void set(T value) {Thread t = Thread.currentThread();//獲得當前線程，也就它自己ThreadLocalMap map = getMap(t);//獲得這個線程的ThreadLocalMap，下面貼了這個方法的代碼if (map != null)map.set(this, value);elsecreateMap(t, value);}/*** Get the map associated with a ThreadLocal. Overridden in* InheritableThreadLocal.** @param t the current thread* @return the map*/ThreadLocalMap getMap(Thread t) {return t.threadLocals;}

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我們看到，如果這個threadLocalMap存在，就交給這個map去執行set方法。

既然是map的set，我們要關心的肯定是在map中table中的桶序號是怎么生成的：

Entry[] tab = table;int len = tab.length;int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);

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和hashMap一樣，用key得到的一個hash值然后與上長度減一。

所以關鍵看這個threadLocalHashCode，要看懂這個，還要介紹下ThreadLocal類中的幾個類變量：

private final int threadLocalHashCode = nextHashCode(); private static AtomicInteger nextHashCode = new AtomicInteger(); private static final int HASH_INCREMENT = 0x61c88647; private static int nextHashCode() {return nextHashCode.getAndAdd(HASH_INCREMENT); }

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?首先，對于每個ThreadLocal對象，都有一個final的threadLocalHashCode，這是不能變的。

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對于每一個ThreadLocal對象，都有一個final修飾的int型的threadLocalHashCode不可變屬性，對于基本數據類型，可以認為它在初始化后就不可以進行修改，所以可以唯一確定一個ThreadLocal對象。
　　

但是如何保證兩個同時實例化的ThreadLocal對象有不同的threadLocalHashCode屬性：

　　在ThreadLocal類中，還包含了一個static修飾的AtomicInteger（[??t?m?k]提供原子操作的Integer類）成員變量（即類變量）和一個static final修飾的常量（作為兩個相鄰nextHashCode的差值）。由于nextHashCode是類變量，所以每一次調用ThreadLocal類都可以保證nextHashCode被更新到新的值，并且下一次調用ThreadLocal類這個被更新的值仍然可用，同時AtomicInteger保證了nextHashCode自增的原子性

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set的分析就大概到這，理解了主要原理就好，就不深入了。

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最后再捋一下這幾個類的關系和原理（有點亂）：

ThreadLocal類里面有個static內部類——ThreadLoalMap，這個map中的key是ThreadLocal的實例自己，value是set的object。

Thread類里面有個類變量——ThreadLocalMap threadLocals。

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所以調用threadLocal的set方法的時候，從當前線程中拿到它的Thread實例，然后從中拿threadLocalMap，然后再根據這個threadLocal實例生成一個hash值定位到那個entry巴拉巴拉。

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關于ThreadLoca的內存泄露問題

先來看ThreadLocalMap這個Map中定義的Entry，也就是存在map中的對象。

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {/** The value associated with this ThreadLocal. */Object value;Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {super(k);value = v;}}

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這個Entry是繼承弱引用的！！

Object是直接用強引用來指，然后key是用weak來指。

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所以下面來看使用一個ThreadLocal的時候的引用、對象關系圖：

（圖來自https://www.cnblogs.com/xzwblog/p/7227509.html）

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如上圖，ThreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作為key，如果一個ThreadLocal沒有外部強引用引用他，那么系統gc的時候，這個ThreadLocal勢必會被回收，這樣一來，ThreadLocalMap中就會出現key為null的Entry，就沒有辦法訪問這些key為null的Entry的value，如果當前線程再遲遲不結束的話，這些key為null的Entry的value就會一直存在一條強引用鏈：
Thread Ref -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry -> value
永遠無法回收，造成內存泄露。

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ThreadLocalMap在設計的時候也想到這個問題，于是想出了一些對策：

在調用ThreadLocal的get和set方法的時候，會幫你刪掉key為null的那些entry，刪掉后，entry中的value也沒有了強引用，自然會被gc掉。

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但光是這樣是不足夠的，所以保險起見，在使用ThreadLocal的時候最好：

1、使用完線程共享變量后，顯示調用ThreadLocalMap.remove方法清除線程共享變量；

2、JDK建議ThreadLocal定義為private static，這樣ThreadLocal的弱引用問題則不存在了。

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使用場景

ThreadLocal的主要用途是為了保持線程自身對象和避免參數傳遞，主要適用場景是按線程多實例（每個線程對應一個實例）的對象的訪問，并且這個對象很多地方都要用到。

例子：

數據庫連接，最好每個線程有自己的數據庫連接。——https://www.2cto.com/kf/201805/750397.html這個例子挺簡單易懂的。

session相關的。

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參考文章

https://www.cnblogs.com/xzwblog/p/7227509.html——《徹底理解ThreadLocal》這個原理講得清楚很多。

https://www.cnblogs.com/coshaho/p/5127135.html——《ThreadLocal用法詳解和原理?》這個例子把ThreadLocal的用法講的很清晰。

https://www.2cto.com/kf/201805/750397.html——《什么是ThreadLocal？ThreadLocal應用場景在哪？》一個數據庫連接的使用場景的例子。

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轉載于:https://www.cnblogs.com/wangshen31/p/10453609.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ThreadLocal的学习的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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