java線程本地變量ThreadLocal該怎么理解

這篇文章給大家介紹java線程本地變量ThreadLocal該怎么理解，內(nèi)容非常詳細(xì)，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

介紹

ThreadLocal作為JDK1.2以來的一個(gè)java.lang包下的一個(gè)類，在面試和工程中都非常重要，這個(gè)類的主要目的是提供線程本地的變量，所以也有很多地方把這個(gè)類叫做線程本地變量

從字面理解，這個(gè)類為每個(gè)線程都創(chuàng)建了一個(gè)本地變量，實(shí)際上是ThreadLocal為變量在每個(gè)線程中都創(chuàng)建了一個(gè)副本，使得每個(gè)線程都可以訪問自己內(nèi)部的副本變量

通常提到多線程，都會(huì)考慮變量同步的問題，但是ThreadLocal并不是為了解決多線程共享變量同步的問題，而是為了讓每個(gè)線程的變量不互相影響，相當(dāng)于線程之間操縱的都是變量的副本，自然就不用考慮多線程競爭的問題，也自然沒有性能損耗

使用方式

先來看常用的這幾個(gè)方法

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

顯而易見，get()方法獲取線程擁有的副本值，set()方法進(jìn)行設(shè)值，remove()方法移除，initialValue()進(jìn)行變量初始化，我們先來看下面這個(gè)實(shí)例，同時(shí)體會(huì)一下應(yīng)用場景

public class Demo {public static ThreadLocal<Integer> threadLocal = null;public static void main(String[] args) {threadLocal = new ThreadLocal<Integer>() {

/*** 通過重寫該方法來初始化ThreadLocal的值*/@Overrideprotected Integer initialValue() {return 10;}};MyThread t1 = new MyThread(20);

MyThread t2 = new MyThread(30);t1.start();

// 這里為了描述清晰，省略了try-catch語句塊t1.join();t2.start();}}

在上述方法中，我們定義并初始化一個(gè)ThreadLocal類為10（通過重寫initialValue()方法實(shí)現(xiàn)），然后開啟了兩個(gè)線程，同時(shí)我們這里讓t2線程等待t1線程執(zhí)行完再執(zhí)行

MyThread類詳細(xì)信息如下

class MyThread extends Thread {private int val = 0;MyThread(int val) {this.val = val;}@Overridepublic void run() {System.out.println(Thread.currentThread() + "-BEFORE-" + Demo.threadLocal.get());Demo.threadLocal.set(val);System.out.println(Thread.currentThread() + "-AFTER-" + Demo.threadLocal.get());}}

我們通過調(diào)用ThreadLocal對象的get()方法來獲取當(dāng)前的值，然后通過set()方法設(shè)置一個(gè)新值（每個(gè)線程我們設(shè)置不同的值），然后再通過get()方法來獲取設(shè)置后的值

運(yùn)行結(jié)果如下

重點(diǎn)是圖中標(biāo)注的t2線程變量的初始值，雖然我們在t1線程中修改了變量的值，但是在t2線程中變量值并沒有被改變，這樣就實(shí)現(xiàn)了每個(gè)線程獨(dú)有的變量

同時(shí)，如果一個(gè)ThreadLocal對象要在很多地方進(jìn)行復(fù)用時(shí)，需要在使用前通過調(diào)用**remove()**方法來將本地變量恢復(fù)到默認(rèn)值

也許有人會(huì)問了，我們給每個(gè)線程定義自己的私有變量不是也可以實(shí)現(xiàn)同樣的操作嗎，理論上當(dāng)然是可行的，但是ThreadLocal遠(yuǎn)比私有變量的形式方便，不僅可以在線程外部進(jìn)行統(tǒng)一的初始化，而且避免在線程內(nèi)部額外設(shè)置變量

原理

點(diǎn)進(jìn)ThreadLocal的源碼中，發(fā)現(xiàn)并沒有存儲(chǔ)變量的字段值，那看來ThreadLocal并不負(fù)責(zé)保存變量，我們只能從方法下手

先看initial()方法，畢竟我們的變量默認(rèn)初始值就是在這個(gè)方法中設(shè)置，如下

protected T initialValue() {return null;}

我們在每次創(chuàng)建ThreadLocal都要重寫這個(gè)方法，那么這個(gè)方法到底在哪調(diào)用呢，我們點(diǎn)進(jìn)get()方法源碼中，如下

public T get() {

// 獲取當(dāng)前線程Thread t = Thread.currentThread();

// 獲取當(dāng)前線程的mapThreadLocalMap map = getMap(t);

if (map != null) {ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);

if (e != null) {T result = (T)e.value;return result;}}

// 如果map為空則進(jìn)行創(chuàng)建return setInitialValue();}

有點(diǎn)眉頭了，我們發(fā)現(xiàn)這里獲取了一個(gè)ThreadLocalMap對象，所以會(huì)想到有可能是通過讓線程與變量作一個(gè)KV表，來實(shí)現(xiàn)每個(gè)線程擁有自己獨(dú)有的變量

我們點(diǎn)進(jìn)getMap(t)方法中，發(fā)現(xiàn)返回了線程t的一個(gè)threadLocals屬性，這是Thread類的一個(gè)字段：

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

這是一個(gè)由ThreadLocal類維護(hù)的屬性，Thread的任何方法都沒有對這個(gè)字段進(jìn)行修改操作，而這個(gè)ThreadLocalMap本身又是ThreadLocal的一個(gè)內(nèi)部類，可以把它理解成一個(gè)Map（雖然這個(gè)類沒有繼承Map接口）

同時(shí)要注意，在ThreadLocalMap對象中的Entry對象（鍵值對），繼承了一個(gè)ThreadLocaMap的弱引用，如下

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {

/** The value associated with this ThreadLocal. 

*/Object value;Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {super(k);value = v;}}

也就是說，當(dāng)ThreadLocal被置為空時(shí)，Entry中的Key則會(huì)在下一次YGC中被回收

我們還是沒有看到initialValue()方法，別急，點(diǎn)進(jìn)setInitialValue()方法，也就是如果在get()方法中檢測到map為空時(shí)調(diào)用的方法，如下

private T setInitialValue() {

// 我們設(shè)定的初始值T value = initialValue();

// 當(dāng)前線程Thread t = Thread.currentThread();

// 再檢查一次是否為空ThreadLocalMap map = getMap(t);

if (map != null)map.set(this, value);

elsecreateMap(t, value);

return value;}

現(xiàn)在基本操作我們都清楚了，set()方法和initialValue()幾乎完全一致，remove()方法則是普通地移除了一個(gè)KV鍵值對（K為當(dāng)前線程），這里均不再列出，如果感興趣可以自行查看

注意事項(xiàng)

1.臟數(shù)據(jù)

從上面的分析可以看出，ThreadLocal是和Thread綁定的，每一個(gè)Thread對應(yīng)一個(gè)value，如果沒有在使用結(jié)束后調(diào)用remove()方法，就會(huì)在下一次重用時(shí)讀到臟數(shù)據(jù)（針對同一個(gè)線程而言），尤其是使用線程池的場景（線程池中的線程經(jīng)常會(huì)復(fù)用）

2.內(nèi)存泄露

一般在使用時(shí)都會(huì)將ThreadLocal設(shè)置為靜態(tài)字段，這時(shí)候當(dāng)線程執(zhí)行完成后，KV中的V是不會(huì)自動(dòng)回收的，所以要在使用完后及時(shí)調(diào)用remove()方法清理

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