ThreadLocal源码实现。

Posted 2020-09-20 暗时间&量变

今天在FileInputStream源码中看到有ThreadLocal，之前一直没有理解过这个类，现在进行补充。

ThreadLocal即为线程局部变量，它和同步机制处理的是不同的问题域，同步机制是为了同步多个线程对相同资源的并发访问，是为了多个线程之间进行通信；ThreadLocal是隔离多个线程的数据共享，根本上就没有多线程对资源的共享。所以如果需要多线程之间进行通信，那么需要同步机制；如果需要隔离多线程之间的资源共享冲突，就需要ThreadLocal。因此，ThreadLocal的使用场景是按照线程来单独使用某个对象，即每个线程都使用一个对象(变量)，但是线程之间是隔离的，每个对象在相应的线程中都是独立的状态，与其他线程中的状态无关，相当于线程的专属变量。

比如有两个线程A和B,有一个资源或者变量apple,apple的初始值10，同步机制是这样的，当A.eatApple()后，apple的数量为9，B去eat的时候apple的数量就是9了；但是对于ThreadLocal来说，B去eat的时候apple的数量还是10，只有对A线程来说apple的数量是9，这也便是线程局部变量的意思。

 

• protected T initialValue()返回该线程局部变量的初始值，该方法是一个protected的方法，显然是为了让子类覆盖而设计的。这个方法是一个延迟调用方法，在线程第1次调用get()或set(Object)时才执行，并且仅执行1次。ThreadLocal中的缺省实现直接返回一个null。

protected T initialValue() {
return null;
}

• void set(Object value)设置当前线程的线程局部变量的值。

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

• public T get()该方法返回当前线程所对应的线程局部变量。

• 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();
  }

• public void remove()将当前线程局部变量的值删除，目的是为了减少内存的占用，该方法是JDK 5.0新增的方法。需要指出的是，当线程结束后，对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收，所以显式调用该方法清除线程的局部变量并不是必须的操作，但它可以加快内存回收的速度。

public void remove() {
ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
if (m != null)
m.remove(this);
}

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Spring的事务管理器中，对数据源获取的Connection放入了ThreadLocal中，程序执行完后由ThreadLocal中获取connection然后做commit和rollback，使用中，要保证程序通过DataSource获取的connection就是从spring中获取的，为什么要做这样的操作呢，因为业务代码完全由应用程序来决定，而框架不能要求业务代码如何去编写，否则就失去了框架不让业务代码去管理connection的好处了，此时业务代码被切入后，spring不会向业务代码区传入一个connection，它必须保存在一个地方，当底层通过ibatis、spring jdbc等框架获取同一个datasource的connection的时候，就会调用按照spring约定的规则去获取，由于执行过程都是在同一个线程中处理，从而获取到相同的connection，以保证commit、rollback以及业务操作过程中，使用的connection是同一个，因为只有同一个conneciton才能保证事务，否则数据库本身也是不支持的。

public class ConnectionUtil {
    private static ThreadLocal<Connection> tl = new ThreadLocal<Connection>();
    private static Connection initConn = null;
    static {
        try {
            initConn = DriverManager.getConnection("url, name and password");
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    public Connection getConn() {
        Connection c = tl.get();
        if(null == c) tl.set(initConn);
        return tl.get();
    }
    
}

1、Thread里面有个属性是一个类似于HashMap一样的东西，只是它的名字叫ThreadLocalMap，这个属性是default类型的，因此同一个package下面所有的类都可以引用到，因为是Thread的局部变量，所以每个线程都有一个自己单独的Map，相互之间是不冲突的，所以即使将ThreadLocal定义为static线程之间也不会冲突。

2、ThreadLocal和Thread是在同一个package下面，可以引用到这个类，可以对他做操作，此时ThreadLocal每定义一个，用this作为Key，你传入的值作为value，而this就是你定义的ThreadLocal，所以不同的ThreadLocal变量，都使用set，相互之间的数据不会冲突，因为他们的Key是不同的，当然同一个ThreadLocal做两次set操作后，会以最后一次为准。

3、综上所述，在线程之间并行，ThreadLocal可以像局部变量一样使用，且线程安全，且不同的ThreadLocal变量之间的数据毫无冲突。

这个ThreadLocal有啥坑呢，大家从前面应该可以看出来，这个ThreadLocal相关的对象是被绑定到一个Map中的，而这个Map是Thread线程的中的一个属性，那么就有一个问题是，如果你不自己remove的话或者说如果你自己的程序中不知道什么时候去remove的话，那么线程不注销，这些被set进去的数据也不会被注销。

反过来说，写代码中除非你清晰的认识到这个对象应该在哪里set，哪里remove，如果是模糊的，很可能你的代码中不会走remove的位置去，或导致一些逻辑问题，另外，如果不remove的话，就要等线程注销，我们在很多应用服务器中，线程是被复用的，因为在内核分配线程还是有开销的，因此在这些应用中线程很难会被注销掉，那么向ThreadLocal写入的数据自然很不容易被注销掉，这些可能在我们使用某些开源框架的时候无意中被隐藏用到，都有可能会导致问题，最后发现OOM得时候数据竟然来自ThreadLocalMap中，还不知道这些数据是从哪里设置进去的，所以你应当注意这个坑，可能不止一个人掉进这个坑里去过

 

下面来看一个hibernate中典型的ThreadLocal的应用： 

Java代码  

1. private static final ThreadLocal threadSession = new ThreadLocal();  
2.   
3. public static Session getSession() throws InfrastructureException {  
4.     Session s = (Session) threadSession.get();  
5.     try {  
6.         if (s == null) {  
7.             s = getSessionFactory().openSession();  
8.             threadSession.set(s);  
9.         }  
10.     } catch (HibernateException ex) {  
11.         throw new InfrastructureException(ex);  
12.     }  
13.     return s;  
14. }  

可以看到在getSession()方法中，首先判断当前线程中有没有放进去session，如果还没有，那么通过sessionFactory().openSession()来创建一个session，再将session set到线程中，实际是放到当前线程的ThreadLocalMap这个map中，这时，对于这个session的唯一引用就是当前线程中的那个ThreadLocalMap（下面会讲到），而threadSession作为这个值的key，要取得这个session可以通过threadSession.get()来得到，里面执行的操作实际是先取得当前线程中的ThreadLocalMap，然后将threadSession作为key将对应的值取出。这个session相当于线程的私有变量，而不是public的。 
显然，其他线程中是取不到这个session的，他们也只能取到自己的ThreadLocalMap中的东西。要是session是多个线程共享使用的，那还不乱套了。 
试想如果不用ThreadLocal怎么来实现呢？可能就要在action中创建session，然后把session一个个传到service和dao中，这可够麻烦的。或者可以自己定义一个静态的map，将当前thread作为key，创建的session作为值，put到map中，应该也行，这也是一般人的想法，但事实上，ThreadLocal的实现刚好相反，它是在每个线程中有一个map，而将ThreadLocal实例作为key，这样每个map中的项数很少，而且当线程销毁时相应的东西也一起销毁了，不知道除了这些还有什么其他的好处。 

 

参考： http://www.importnew.com/18077.html