ThreadLocal的原理和用法

本篇內(nèi)容介紹了“ThreadLocal的原理和用法”的有關(guān)知識(shí)，在實(shí)際案例的操作過(guò)程中，不少人都會(huì)遇到這樣的困境，接下來(lái)就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

ThreadLocal簡(jiǎn)介

從名稱看，ThreadLocal 也就是thread和local的組合，也就是一個(gè)thread有一個(gè)local的變量副本 ThreadLocal提供了線程的本地副本，也就是說(shuō)每個(gè)線程將會(huì)擁有一個(gè)自己獨(dú)立的變量副本

方法簡(jiǎn)潔干練，類信息以及方法列表如下：

示例

在測(cè)試類中定義了一個(gè)ThreadLocal變量，用于保存String類型數(shù)據(jù) 創(chuàng)建了兩個(gè)線程，分別設(shè)置值，讀取值，移除后再次讀取

package com.declan.threadlocal;

/**
 * @author Declan
 * @date 2019/08/16 14:36
 */
public class ThreadLocalDemo {

    public static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {

        Thread thread1 = new Thread(()-> {
            //thread1中設(shè)置值
            threadLocal.set("this is thread1's local");
            //獲取值
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": threadLocal value：" + threadLocal.get());
            //移除值
            threadLocal.remove();
            //再次獲取
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": after remove threadLocal value：" + threadLocal.get());
        }, "thread1");

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            //thread1中設(shè)置值
            threadLocal.set("this is thread2's local");
            //獲取值
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": threadLocal value：" + threadLocal.get());
            //移除值
            threadLocal.remove();
            //再次獲取
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": after remove threadLocal value：" + threadLocal.get());

        }, "thread2");

        //啟動(dòng)兩個(gè)線程
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

結(jié)果

thread2: threadLocal value：this is thread2's local
thread2: after remove threadLocal value：null
thread1: threadLocal value：this is thread1's local
thread1: after remove threadLocal value：null

從結(jié)果可以看得到，每個(gè)線程中可以有自己獨(dú)有的一份數(shù)據(jù)，互相沒(méi)有影響remove之后，數(shù)據(jù)被清空

從上面示例也可以看出來(lái)一個(gè)情況：

如果兩個(gè)線程同時(shí)對(duì)一個(gè)變量進(jìn)行操作，互相之間是沒(méi)有影響的，換句話說(shuō)，這很顯然并不是用來(lái)解決共享變量的一些并發(fā)問(wèn)題，比如多線程的協(xié)作

因?yàn)門hreadLocal的設(shè)計(jì)理念就是共享變私有，都已經(jīng)私有了，還談啥共享？ 比如之前的消息隊(duì)列，生產(chǎn)者消費(fèi)者的示例中final LinkedList<Message> messageQueue = new LinkedList<>();如果這個(gè)LinkedList是ThreadLocal的，生產(chǎn)者使用一個(gè)，消費(fèi)者使用一個(gè)，還協(xié)作什么呢？

但是共享變私有，如同并發(fā)變串行，或許適合解決一些場(chǎng)景的線程安全問(wèn)題，因?yàn)榭雌饋?lái)就如同沒(méi)有共享變量了，不共享即安全，但是他并不是為了解決線程安全問(wèn)題而存在的

實(shí)例分析

在Thread中有一個(gè)threadLocals變量，類型為ThreadLocal.ThreadLocalMap

而ThreadLocalMap則是ThreadLocal的靜態(tài)內(nèi)部類，他是一個(gè)設(shè)計(jì)用來(lái)保存thread local 變量的自定義的hash map

也就是說(shuō)在Thread中有一個(gè)“hashMap”可以用來(lái)保存鍵值對(duì)。

set方法

在這個(gè)方法中，接受參數(shù)，類型為T的value

首先獲取當(dāng)前線程，然后調(diào)用getMap(t)

這個(gè)方法很簡(jiǎn)單，就是直接返回Thread內(nèi)部的那個(gè)“hashMap”（threadLocals是默認(rèn)的訪問(wèn)權(quán)限）

繼續(xù)回到set方法，如果這個(gè)map不為空，那么以this為key，value為值，也就是ThreadLocal變量作為key

如果map為空，那么進(jìn)行給這個(gè)線程創(chuàng)建一個(gè)map ，并且將第一組值設(shè)置進(jìn)去，key仍舊是這個(gè)ThreadLocal變量

簡(jiǎn)言之：

調(diào)用一個(gè)ThreadLocal的set方法，會(huì)將：以這個(gè)ThreadLocal類型的變量為key，參數(shù)為value的這一個(gè)鍵值對(duì)，保存在Thread內(nèi)部的一個(gè)“hashMap”中

get方法

在get方法內(nèi)部仍舊是獲取當(dāng)前線程的內(nèi)部的這個(gè)“hashMap”，然后以當(dāng)前對(duì)象this（ThreadLocal）作為key，進(jìn)行值的獲取:

我們對(duì)這兩個(gè)方法換一個(gè)思路理解：

每個(gè)線程可能運(yùn)行過(guò)程中，可能會(huì)操作很多的ThreadLocal變量，那么怎么區(qū)分各自？

直觀的理解就是，我們想要獲取某個(gè)線程的某個(gè)ThreadLocal變量的值

一個(gè)很好的解決方法就是借助于Map進(jìn)行保存，ThreadLocal變量作為key，local值作為value

假設(shè)這個(gè)map名為：threadLocalsMap，可以提供setter和getter方法進(jìn)行設(shè)置和讀取，內(nèi)部為：

• threadLocalsMap.set（ThreadLocal key，T value）

• threadLocalsMap.get（ThreadLocal key）

這樣就可以達(dá)到thread --- local的效果，但是是否存在一些使用不便？我們內(nèi)部定義的是ThreadLocal變量，但是只是用來(lái)作為key的？是否直接通過(guò)ThreadLocal進(jìn)行值的獲取更加方便呢？

怎么能夠做到數(shù)據(jù)讀取的倒置？因?yàn)楫吘怪档拇_是保存在Thread中的

其實(shí)也很簡(jiǎn)單，只需要內(nèi)部進(jìn)行轉(zhuǎn)換就好了，對(duì)于下面兩個(gè)方法，我們都需要 ThreadLocal 作為key

• threadLocalsMap.set（ThreadLocal key，T value）

• threadLocalsMap.get（ThreadLocal key）

而這個(gè)key不就是這個(gè)ThreadLocal，不就是this 么

所以：

• ThreadLocal.set（T value）就內(nèi)部調(diào)用threadLocalsMap.set（this，T value）

• ThreadLocal.get（）就內(nèi)部調(diào)用threadLocalsMap.get（this）

所以總結(jié)下就是：

• 每個(gè)Thread內(nèi)部保存了一個(gè)"hashMap"，key為ThreadLocal，這個(gè)線程操作了多少個(gè)ThreadLocal，就有多少個(gè)key

• 你想獲取一個(gè)ThreadLocal變量的值，就是ThreadLocal.get（）,內(nèi)部就是hashMap.get（this）;

• 你想設(shè)置一個(gè)ThreadLocal變量的值，就是ThreadLocal.set(T value)，內(nèi)部就是hashMap.set（this，value）;

關(guān)鍵只是在于內(nèi)部的這個(gè)“hashMap”，ThreadLocal只是讀寫倒置的“殼”，可以更簡(jiǎn)潔易用的通過(guò)這個(gè)殼進(jìn)行變量的讀寫，“倒置”的紐帶，就是getMap(t)方法.

remove方法

remove方法很簡(jiǎn)單，當(dāng)前線程，獲取當(dāng)前線程的hashMap，remove

初始值

再次回頭看下get方法，如果第一次調(diào)用時(shí)，指定線程并沒(méi)有threadLocals，或者根本都沒(méi)有進(jìn)行過(guò)set，會(huì)發(fā)生什么？

如下圖所示，會(huì)調(diào)用setInitialValue方法：

在setInitialValue方法中，會(huì)調(diào)用initialValue方法獲取初始值，如果該線程沒(méi)有threadLocals那么會(huì)創(chuàng)建，如果有，會(huì)使用這個(gè)初始值構(gòu)造這個(gè)ThreadLocal的鍵值對(duì)，簡(jiǎn)單說(shuō)，如果沒(méi)有set過(guò)（或者壓根內(nèi)部的這個(gè)threadLocals就是null的），那么她返回的值就是初始值

這個(gè)內(nèi)部的initialValue方法默認(rèn)的返回null，所以一個(gè)ThreadLocal如果沒(méi)有進(jìn)行set操作，那么初始值為null：

如何進(jìn)行初始值的設(shè)定？

可以看得出來(lái)，這是一個(gè)protected方法，所以返回一個(gè)覆蓋了這個(gè)方法的子類不就好了？在子類中實(shí)現(xiàn)初始值的設(shè)置。

總結(jié)

通過(guò)set方法可以進(jìn)行值的設(shè)定

通過(guò)get方法可以進(jìn)行值的讀取，如果沒(méi)有進(jìn)行過(guò)設(shè)置，那么將會(huì)返回null；如果使用了withInitial方法提供了初始值，將會(huì)返回初始值

通過(guò)remove方法將會(huì)移除對(duì)該值的寫入，再次調(diào)用get方法，如果使用了withInitial方法提供了初始值，將會(huì)返回初始值，否則返回null

對(duì)于get方法，很顯然如果沒(méi)有提供初始值，返回值為null，在使用時(shí)是需要注意不要引起NPE異常

ThreadLocal，thread local，每個(gè)線程一份，到底是什么意思？

他的意思是對(duì)于一個(gè)ThreadLocal類型變量，每個(gè)線程有一個(gè)對(duì)應(yīng)的值，這個(gè)值的名字就是ThreadLocal類型變量的名字，值是我們set進(jìn)去的變量, 但是如果set設(shè)置的是共享變量，那么ThreadLocal其實(shí)本質(zhì)上還是同一個(gè)對(duì)象不是么？

這句話如果有疑問(wèn)的話，可以這么理解:

對(duì)于同一個(gè)ThreadLocal變量a，每個(gè)線程有一個(gè)map，map中都有一個(gè)鍵值對(duì)，key為a，值為你保存的值,但是這個(gè)值，到底每個(gè)線程都是全新的？還是使用的同一個(gè)？這是你自己的問(wèn)題了?。?！

ThreadLocal可以做到每個(gè)線程有一個(gè)獨(dú)立的一份值，但是你非得使用共享變量將他們?cè)O(shè)置成一個(gè)，那ThreadLocal是不會(huì)保障的。 這就好比一個(gè)對(duì)象，有很多引用指向他，每個(gè)線程有一個(gè)獨(dú)立的引用，但是對(duì)象根本還是只有一個(gè)。所以，從這個(gè)角度更容易理解，為什么說(shuō)ThreadLocal并不是為了解決線程安全問(wèn)題而設(shè)計(jì)的，因?yàn)樗⒉粫?huì)為線程安全做什么保障，他的能力是持有多個(gè)引用，這多個(gè)引用是否能保障是多個(gè)不同的對(duì)象，你來(lái)決策！

所以我們最開(kāi)始說(shuō)的，ThreadLocal會(huì)為每個(gè)線程創(chuàng)建一個(gè)變量副本的說(shuō)法是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模?是他有這個(gè)能力做到這件事情，但是到底是什么對(duì)象，還是要看你set的是什么，set本身不會(huì)對(duì)你的值進(jìn)行干涉

應(yīng)用場(chǎng)景

前面說(shuō)過(guò)，對(duì)于之前生產(chǎn)者消費(fèi)者的示例中，就不適合使用ThreadLocal，因?yàn)閱?wèn)題模型就是要多線程之間協(xié)作，而不是為了線程安全就將共享變量私有化

比如，銀行賬戶的存款和取款，如果借助于ThreadLocal創(chuàng)建了兩個(gè)賬戶對(duì)象，就會(huì)有問(wèn)題的，初始值500，明明又存進(jìn)來(lái)1000塊，可支配的總額還是500

那ThreadLocal適合什么場(chǎng)景呢？ 既然是每個(gè)線程一個(gè)，自然是適合那種希望每個(gè)線程擁有一個(gè)的那種場(chǎng)景（好像是廢話）

一個(gè)線程中一個(gè)，也就是線程隔離，既然是一個(gè)線程一個(gè)，那么同一個(gè)線程中調(diào)用的方法也就是共享了，所以說(shuō)，有時(shí)，ThreadLocal會(huì)被用來(lái)作為參數(shù)傳遞的工具

因?yàn)樗軌虮Ｕ贤粋€(gè)線程中的值是唯一的，那么他就共享于所有的方法中，對(duì)于所有的方法來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于一個(gè)全局變量了！

所以可以用來(lái)同一個(gè)線程內(nèi)全局參數(shù)傳遞

示例

對(duì)于JavaWeb項(xiàng)目，大家都了解過(guò)Session

ps：此處不對(duì)session展開(kāi)介紹，打開(kāi)瀏覽器輸入網(wǎng)址，這就會(huì)建立一個(gè)session，關(guān)閉瀏覽器，session就失效了

在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，一個(gè)用戶的多個(gè)請(qǐng)求中，共享同一個(gè)session，Session 保存了很多信息，有的需要通過(guò) Session 獲取信息，有些又需要修改 Session 的信息。

每個(gè)線程需要獨(dú)立的session，而且很多地方都需要操作 Session，存在多方法共享 Session 的需求，所以session對(duì)象需要在多個(gè)方法中共享

如果不使用 ThreadLocal，可以在每個(gè)線程內(nèi)創(chuàng)建一個(gè) Session對(duì)象，然后在多個(gè)方法中將他作為參數(shù)進(jìn)行傳遞

很顯然，如果每次都顯式的傳遞參數(shù)，繁瑣易錯(cuò)

這種場(chǎng)景就適合使用ThreadLocal

下面的示例就模擬了多方法共享同一個(gè)session，但是線程間session隔離的示例：

package com.declan.threadlocal;


/**
 * @author Declan
 * @date 2019/08/16 16:07
 */
public class SessionDemo {

    /**
     * session變量定義
     */
    static ThreadLocal<Session> sessionThreadLocal = new ThreadLocal<Session>();


    /**
     * 獲取session
     * @return
     */
    public static Session getSession(){
        if(sessionThreadLocal.get() == null){
            sessionThreadLocal.set(new Session());
        }
        return sessionThreadLocal.get();
    }

    /**
     * 移除session
     */
    public static void closeSession(){
        sessionThreadLocal.remove();
    }

    /**
     * 模擬一個(gè)調(diào)用session的方法1
     */
    public static void fun1(Session session){

    }

    /**
     * 模擬一個(gè)調(diào)用session的方法2
     */
    public static void fun2(Session session){

    }

    /**
     * 模擬session對(duì)象
     */
    static class Session{

    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(()->{
            fun1(sessionThreadLocal.get());
            fun2(sessionThreadLocal.get());
            closeSession();
        });
        thread.start();
    }
}

所以，ThreadLocal最根本的使用場(chǎng)景應(yīng)該是：

在每個(gè)線程希望有一個(gè)獨(dú)有的變量時(shí)（這個(gè)變量還很可能需要在同一個(gè)線程內(nèi)共享）,避免每個(gè)線程還需要主動(dòng)地去創(chuàng)建這個(gè)對(duì)象（如果還需要共享，也一并解決了參數(shù)來(lái)回傳遞的問(wèn)題）, 換句話說(shuō)就是，“如何優(yōu)雅的解決：線程間隔離與線程內(nèi)共享的問(wèn)題”，而不是說(shuō)用來(lái)解決亂七八糟的線程安全問(wèn)題。

所以說(shuō)如果有些場(chǎng)景你需要線程隔離，那么考慮ThreadLocal，而不是你有了什么線程安全問(wèn)題需要解決，然后求助于ThreadLocal，這不是一回事

再次注意：

ThreadLocal只是具有這樣的能力，是你能夠做到每個(gè)線程一個(gè)獨(dú)有變量，但是如果你set時(shí)，不是傳遞的new出來(lái)的新變量，也就只是理解成“每個(gè)線程不同的引用”，對(duì)象還是那個(gè)對(duì)象（有點(diǎn)像參數(shù)傳遞時(shí)的值傳遞，對(duì)于對(duì)象傳遞的就是引用）

總結(jié)

ThreadLocal可以用來(lái)優(yōu)雅的解決線程間隔離的對(duì)象，必須主動(dòng)創(chuàng)建的問(wèn)題，借助于ThreadLocal無(wú)需在線程中顯式的創(chuàng)建對(duì)象，解決方案很優(yōu)雅

ThreadLocal中的set方法并不會(huì)保障的確是每個(gè)線程會(huì)獲得不同的對(duì)象，你需要對(duì)邏輯進(jìn)行一定的處理（比如上面的示例中的getSession方法，如果ThreadLocal 變量的get為null，那么new對(duì)象） 是否真的能夠做到線程隔離，還要看你自己的編碼實(shí)現(xiàn)，不過(guò)如果是共享變量，你還放到ThreadLocal中干嘛？

所以通常都是線程獨(dú)有的對(duì)象，通過(guò)new創(chuàng)建。

“ThreadLocal的原理和用法”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識(shí)可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實(shí)用文章！