ThreadLocal原理

Posted 2021-01-26

1. ThreadLocal是什么

ThreadLocal提供线程局部变量。这些变量与普通的变量不同之处在于，每个访问这种变量的线程（通过它的get或set方法）都有自己的、独立初始化的变量副本。

ThreadLocal实例通常是希望将状态关联到一个线程的类的私有静态字段（比如，user ID 或者 Transaction ID 等等）。

（

画外音：这段话表达了三个意思

ThreadLocal是一种变量类型，我们称之为“线程局部变量”
每个线程访问这种变量的时候都会创建该变量的副本，这个变量副本为线程私有
ThreadLocal类型的变量一般用private static加以修饰
）

例如，下面的例子中这个类为每个线程生成唯一标识。一个线程的id是它第一次调用ThreadId.get()方法指定的。

复制代码
package com.cjs.example;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class ThreadId {

private static final AtomicInteger nextId = new AtomicInteger(0);

private static final ThreadLocal<Integer> threadId = new ThreadLocal<Integer>() {
    @Override
    protected Integer initialValue() {
        return nextId.getAndIncrement();
    }
};

public static int get() {
    return threadId.get();
}

public static void main(String[] args) {
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getId());
            }
        }).start();
    }
}

}
复制代码

2. ThreadLocal主要操作

复制代码
/**

• 返回当前线程对ThreadLocal变量的“初始值”
• 这个方法将在线程第一次访问变量（通过调用get方法）时被调用，如果之前已经调用过了就不会再调了
• @return the initial value for this thread-local
  */
  protected T initialValue() {
  return null;
  }

/**

• 设置当前线程的ThreadLocal变量的副本为指定的值
• @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();
  ThreadLocalMap map = getMap(t);
  if (map != null)
  map.set(this, value);
  else
  createMap(t, value);
  }

/**

• 返回当前线程的ThreadLocal变量副本的值
• @return the current thread‘s value of this thread-local
  */
  public T get() {
  Thread t = Thread.currentThread();
  ThreadLocalMap map = getMap(t);
  if (map != null) {
  ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
  if (e != null) {br/>@SuppressWarnings("unchecked")
  T result = (T)e.value;
  return result;
  }
  }
  return setInitialValue();
  }

/**

• 删除当前线程的ThreadLocal变量副本的值
  */
  public void remove() {
  ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
  if (m != null)
  m.remove(this);
  }
  复制代码
  3. 阅读源码

3.1. set方法

可以看到，ThreadLocalMap底层是一个数组，数组中元素类型是Entry类型

set操作是向当前线程的ThreadLocal.ThreadLocalMap类型的成员变量threadLocals中设置值，key是this，value是我们指定的值

注意，这里传的this代表的是那个ThreadLocal类型的变量（或者说叫对象）

也就是说，每个线程都维护了一个ThreadLocal.ThreadLocalMap类型的对象，而set操作其实就是以ThreadLocal变量为key，以我们指定的值为value，最后将这个键值对封装成Entry对象放到该线程的ThreadLocal.ThreadLocalMap对象中。每个ThreadLocal变量在该线程中都是ThreadLocal.ThreadLocalMap对象中的一个Entry。既然每个ThreadLocal变量都对应ThreadLocal.ThreadLocalMap中的一个元素，那么就可以对这些元素进行读写删除操作。

3.2. get方法

get()方法就是从当前线程的ThreadLocal.ThreadLocalMap对象中取出对应的ThreadLocal变量所对应的值

同理，remove()方法就是清除这个值

用图形表示的话，大概是这样的：

或者是这样的：

4. ThreadLocal使用场景
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在线程生命周期内传值
最后，一切都归功于ThreadLocalMap