JAVA之ThreadLocal

Posted 2020-08-07

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了JAVA之ThreadLocal相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

前面Handler消息处理机制中提到了线程会将自己的Looper对象放到ThreadLocal中，因而我们有必要看看ThreadLocal是什么？

ThreadLocal是什么？

ThreadLocal也是用来进行多线程并发的，可以理解为是线程的局部变量，作用就是为每个线程提供一个变量值的副本，每个线程可以独立的改变自己的副本而不影响其他线程。

ThreadLocal与synchronized的区别？

两者都可以实现多线程的并发

ThreadLocal：采用空间换时间的方式

synchronized：采用时间换空间的方式

ThreadLocal是怎么做到为每个线程维护变量副本的呢？

每个线程内部都有一个ThreadLocalMap的变量，用来存储每个变量的副本，而ThreadLocalMap采用Entry数组来存储ThreadLocal---Object键值对；

在分析源码前，先来看看我们平常使用多线程的例子

实例1：

[java] view plain copy

public class ThreadLocalTest {
public static void main(String[] args) {
Test test = new Test(0);
MyThread thread1 = new MyThread(test);
MyThread thread2 = new MyThread(test);
thread1.start();
thread2.start();
}
}
class MyThread extends Thread
{
public Test test;
public MyThread() {
}
public MyThread(Test test)
{
this.test = test;
}
@Override
public void run() {
for(int i = 0;i < 3;i++)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" value: "+test.getNum());
}
}
}
class Test
{
public int count;
public Test(int count)
{
this.count = count;
}
public int getNum()
{
return count++;
}
}

输出：

Thread-0 value: 0
Thread-0 value: 2
Thread-0 value: 3
Thread-1 value: 1
Thread-1 value: 4
Thread-1 value: 5
可以发现线程0和线程1是交错的在改变count值的，因为两个线程共用Test里面的count变量，而且两者改变的顺序是不固定的；

实例2：(使用ThreadLocal后的情况)

[java] view plain copy

public class ThreadLocalTest {
public static void main(String[] args) {
Test test = new Test();
MyThread thread1 = new MyThread(test);
MyThread thread2 = new MyThread(test);
thread1.start();
thread2.start();
}
}
class MyThread extends Thread
{
public Test test;
public MyThread() {
}
public MyThread(Test test)
{
this.test = test;
}
@Override
public void run() {
for(int i = 0;i < 3;i++)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" value: "+test.getNum());
}
}
}
class Test
{
public ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<Integer>()
{
protected Integer initialValue()
{
return 0;
};
};
public int getNum()
{
threadLocal.set(threadLocal.get()+1);
return threadLocal.get();
}
}

输出：

Thread-1 value: 1
Thread-0 value: 1
Thread-1 value: 2
Thread-0 value: 2
Thread-1 value: 3
Thread-0 value: 3
发现线程0和1的输出并不是互相影响的，虽然他们共用test，但是对于count变量，他们各自都有自己的备份，修改的时候并不会影响另一个线程；

如果实例2还不明显的话，我们再来一个实例看看：

实例3：

[java] view plain copy

public class ThreadLocalTest {
public static void main(String[] args) {
final Test test = new Test();
test.init();//设置ThreadLocal里面的值
System.out.println("ThreadID: "+test.intThreadLocal.get());
System.out.println("ThreadName: "+test.stringThreadLocal.get());
new Thread(){
public void run()
{
test.init();//设置ThreadLocal里面的值
System.out.println("ThreadID: "+test.intThreadLocal.get());
System.out.println("ThreadName: "+test.stringThreadLocal.get());
};
}.start();
//子线程执行结束之后休眠5秒钟，为了查看子线程中的ThreadLocal值是否与主线程相关
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("ThreadID: "+test.intThreadLocal.get());
System.out.println("ThreadName: "+test.stringThreadLocal.get());
}
}
class Test
{
ThreadLocal<Integer> intThreadLocal = new ThreadLocal<Integer>();
ThreadLocal<String> stringThreadLocal = new ThreadLocal<String>();
public void init()
{
intThreadLocal.set((int)Thread.currentThread().getId());
stringThreadLocal.set(Thread.currentThread().getName());
}
}

输出：

ThreadID: 1
ThreadName: main
ThreadID: 9
ThreadName: Thread-0
ThreadID: 1
ThreadName: main
可以发现main中我们首先输出了主线程的ThreadID以及主线程的名字，随后开启子线程输出子线程的ThreadID和子线程的名字，随后休眠程序5秒钟直接输出主线程的ThreadID以及主线程的名字，在这次输出时我们并没有通过test.init( )初始化ThreadLocal的值，但是他仍然会输出主线程的信息，这说明一点，只要设置了线程的ThreadLocal值之后，及时有别的线程开启也不会影响原来现成的ThreadLocal，也就是说ThreadLocal是线程独享的；

下面从源码角度进行分析：

ThreadLocal类提供了4种主要方法：

[java] view plain copy

public T get() {}
public void set(T value) {}
public void remove() {}
protected T initialValue() {}

剩下的方法都是让这四种方法间接调用的，在JDK1.2之前，方法里面的T全部是Object

下面分别讲解每个方法的实现：

get( ):

[java] view plain copy

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();
}

解释：

get方法首先会获取当前线程，然后通过getMap方法获取到当前线程的ThreadLocalMap属性值，来看看getMap(Thread thread)方法：

[java] view plain copy

ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}

解释：
getMap很简单，就是直接返回当前线程的属性值，也就是Thread里面肯定有threadLocals属性，果不其然

[java] view plain copy

class Thread implements Runnable {
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
}

那么ThreadLocalMap又是什么东西呢？

他是ThreadLocal的静态内部类，源码如下：

[java] view plain copy

static class ThreadLocalMap {
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal> {
Object value;
Entry(ThreadLocal k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
}

这个静态内部类里面又有一个静态内部类Entry，实现了WeakReference类，并且在类中将ThreadLocal通过super(k)调用WeakReference的构造函数将当前ThreadLocal设置成软引用，便于GC及时回收ThreadLocal占用的内存，从这里也就看出来ThreadLocalMap其实就是一个以ThreadLocal---Object为键值的Map；

回到get方法，在获取到ThreadLocalMap之后,接下来分两种情况讨论，(1)如果map不为空的话，通过ThreadLocalMap的getEntry方法获取到当前ThreadLocal的键值对，这里getEntry传入的参数是ThreadLocal变量而不是当前线程，接着如果Entry值不为空的话，返回Entry的value值即可；(2)如果map为空的话，调用setInitialValue来生成一个具有默认值的ThreadLocal，并且返回这个值；

看下setInitialValue的源码：

[java] view plain copy