ThreadLocal使用的情景和原理

客官°小女子只卖身不卖艺 2022-05-17 05:16 209阅读 0赞

线程本地存储，ThreadLocal为变量在每个线程中都创建了一个副本，那么每个线程可以访问自己内部的副本变量。这是防止多线程在资源上产生冲突的第二种方式，即每个线程都有一个完整的副本，

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。

理解threadLocal和thread从下面两个点出发，很清晰：  
先看获取某个threadLocal值过程：  
获取当前线程及其threadLocalMap  -- 某threadLocal同时用到多个多个thread  
threadlocalMap中以threadLocal为key获取value -- 某线程中有多个threadLocal

1 threadLocal被多个thread调用，怎么区分多个thread呢？  
每个thread中有一个thread.threadLocalMap，threadLocal被某个thread调用时会获取该thread的threadLocalMap

2 某个thread可以使用多个threadLocal，所以为了区分这些threadLocal,threadLocalMap结构为：  
key-threadLocal  
value-object

当多个线程需要使用同一个对象,并且需要该对象具有相同的初始化值 的情景下使用ThreadLocal

实例:

package concurrencypractice.jingtong.review;

public class MythreadExtendsThread extends Thread\{

private sequenceB sequence;

public MythreadExtendsThread(sequenceB sequence)\{

this.sequence=sequence;

public void run()\{

// TODO Auto-generated method stub

for(int i=0;i<3;i++)\{

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" i="+i+"sequence.getNumber()"+sequence.getNumber());

try \{

Thread.sleep(i\*1000);

\} catch (InterruptedException e) \{

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

package concurrencypractice.jingtong.review;

public class sequenceB \{

private static ThreadLocal<Integer> numberContainer=new ThreadLocal<Integer>()/\*\{

//threadLocal赋初值的方法一

protected Integer initialValue()\{

return 0;

\}\*/;

public int getNumber()\{

//threadLocal赋初值方法二

if(numberContainer.get()==null)\{

numberContainer.set(0);

\}else\{

numberContainer.set(numberContainer.get()+1);

return (int) numberContainer.get();

public static void main(String\[\] args) \{

sequenceB sequnce=new sequenceB();

MythreadExtendsThread thread=new MythreadExtendsThread(sequnce);

MythreadExtendsThread thread1=new MythreadExtendsThread(sequnce);

MythreadExtendsThread thread2=new MythreadExtendsThread(sequnce);

thread.start();

thread1.start();

thread2.start();

打印结果

Thread-1 i=0sequence.getNumber()0

Thread-2 i=0sequence.getNumber()0

Thread-0 i=0sequence.getNumber()0

Thread-2 i=1sequence.getNumber()1

Thread-1 i=1sequence.getNumber()1

Thread-0 i=1sequence.getNumber()1

Thread-1 i=2sequence.getNumber()2

Thread-2 i=2sequence.getNumber()2

Thread-0 i=2sequence.getNumber()2

ThreadLocal的底层原理分析

本质上是每个线程内部有一个ThreadLocalMap，所以获取threadLocalmap需要先获取当前线程；该threadLocalMap中key为threadLocal自身，value为真实的值。

提供的方法：　先了解一下ThreadLocal类提供的几个方法：

<table style="margin-left:3.15pt;width:388pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:76.35pt;"> 1 2 3 4 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:311.65pt;"> public&nbsp;T get() { } public&nbsp;void&nbsp;set(T value) { } public&nbsp;void&nbsp;remove() { } protected&nbsp;T initialValue() { } </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

get()方法是用来获取ThreadLocal在当前线程中保存的变量副本，set()用来设置当前线程中变量的副本，remove()用来移除当前线程中变量的副本，initialValue()是一个protected方法，一般是用来在使用时进行重写的，它是一个延迟加载方法，下面会详细说明。

先看下get方法的实现：

![70][]

第一句是取得当前线程，然后通过getMap(t)方法获取到一个map，map的类型为ThreadLocalMap。然后接着下面获取到<key,value>键值对，注意这里获取键值对传进去的是 this（就是ThreadLocal对象），而不是当前线程t。

如果获取成功，则返回value值。

如果map为空，则调用setInitialValue方法返回value。

我们上面的每一句来仔细分析：

首先看一下getMap方法中做了什么：

![70 1][]

可能大家没有想到的是，在getMap中，是调用当期线程t，返回当前线程t中的一个成员变量threadLocals。

那么我们继续取Thread类中取看一下成员变量threadLocals是什么：

![70 2][]

实际上就是一个ThreadLocalMap，这个类型是ThreadLocal类的一个内部类，我们继续取看ThreadLocalMap的实现：

![70 3][]

可以看到ThreadLocalMap的Entry继承了WeakReference，并且使用ThreadLocal作为键值。

然后再继续看setInitialValue方法的具体实现：![70 4][]

很容易了解，就是如果map不为空，就设置键值对，为空，再创建Map，看一下createMap的实现：![70 5][]

至此，可能大部分朋友已经明白了ThreadLocal是如何为每个线程创建变量的副本的：

首先，在每个线程Thread内部有一个ThreadLocal.ThreadLocalMap类型的成员变量threadLocals，这个threadLocals就是用来存储实际的变量副本的，键值为当前ThreadLocal变量，value为变量副本（即T类型的变量）。

初始时，在Thread里面，threadLocals为空，当通过ThreadLocal变量调用get()方法或者set()方法，就会对Thread类中的threadLocals进行初始化，并且以当前ThreadLocal变量为键值，以ThreadLocal要保存的副本变量为value，存到threadLocals。

1）实际的通过ThreadLocal创建的副本是存储在每个线程自己的threadLocals中的；

2）为何threadLocals的类型ThreadLocalMap的键值为ThreadLocal对象，因为每个线程中可有多个threadLocal变量，就像上面代码中的numberContainer

3）在进行get之前，必须先set，如果没有set则会调用setInitialValue初始化threadLocals，否则会返回null；

理解threadLocal和thread从下面两个点出发，很清晰：  
1 threadLocal被多个thread调用，怎么区分多个thread呢？  
每个thread中有一个thread.threadLocalMap，threadLocal被某个thread调用时会获取该thread的threadLocalMap

2 某个thread可以使用多个threadLocal，所以为了区分这些threadLocal,threadLocalMap结构为：  
key-threadLocal  
value-object

借鉴：

https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920407.html

[70]: /images/20220517/8b5c1a0267104dcb88909314c9a7c187.png
[70 1]: /images/20220517/62708c7d70154670b36afce88e7261f6.png
[70 2]: /images/20220517/e5f7af2575494e0ba1b15ab89f228f8f.png
[70 3]: /images/20220517/124577e75ff94a6aa9634183ccb7c8a5.png
[70 4]: /images/20220517/62cf1311773549e893c7db141e1ba093.png
[70 5]: /images/20220517/4637ff226e7e4f76bec6eb2b06bca06c.png