014 ThreadLocal详解

一：ThreadLocal的原理

1.说明

　　ThreadLocal从字面意思来理解，是一个线程本地变量，也可以叫线程本地变量存储。有时候一个对象的变量会被多个线程所访问，这个时候就会有线程安全问题，当然可以使用synchronized关键字来为该变量加锁，进行同步处理来限制只能有一个线程来使用该变量，但是这样会影响程序执行的效率，这时ThreadLocal就派上了用场；
　　使用ThreadLocal维护变量的时候，会为每一个使用该变量的线程提供一个独立的变量副本，即每个线程内部都会有一个当前变量。这样同时有多个线程访问该变量并不会相互影响，因为他们都是使用各自线程存储的变量，所以不会存在线程安全的问题。
　　同步机制采用了“以时间换空间”的方式，而ThreadLocal采用了“以空间换时间”的方式，前者仅提供一份变量，让不同的线程排队访问，而后者为每一个线程都提供了一份变量，因此可以同时访问且互不影响。

2.源码

　　

　　ThreadLocal实现原理：每个Thread维护一个ThreadLocalMap映射表，这个映射表的key是ThreadLocal实例本身，value是真正需要存储的Object。

　　也就是说ThreadLocal本身不存储值，它只是作为一个key来让线程从ThreadLocalMap获取value。

　　值得注意的是图中（图片摘自网络）的虚线，表示ThreadLocalMap是使用ThreadLocal的弱引用作为key的，弱引用的对象在GC时会被回收。

3.ThreadLocal中有四个主要的方法

　　public T get() {} //获取当前线程中ThreadLocal副本
　　public void set(T value) {} //用来设置当前线程中ThreadLocal副本
　　public void remove() {} //移除当前线程中ThreadLocal副本
　　protected T initialValue() {} //是一个protected方法，一般使用时需要重写，默认返回为null

4.get方法的处理逻辑

public T get() {
        //获取当前线程
        Thread t = Thread.currentThread();
        //获取当前线程中的ThreadLocalMap，每个线程都会有一个类型为ThreadLocalMap的inheritableThreadLocals变量
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        //如果当前线程中ThreadLocalMap为null，则返回初始化值
        if (map != null) {
            //获取map中ThreadLocal副本
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            //获取存储的变量值
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        //返回初始化值，一般setInitialValue()需要重写，自定义初始化值
        return setInitialValue();
    }
 

　　Entry：

　　Entry类是内部类ThreadLocalMap中的内部类，集成了WeakReference类，如下所示：

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
            /** The value associated with this ThreadLocal. */
            //与此ThreadLocal关联的值
            Object value;

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

　　此hash map的entries使用它的“主引用”字段作为键（它始终是ThreadLocal对象）继承自WeakReference类。 请注意，null键（即entry.get（）== null）表示不再引用该键，因此可以从table中删除该entry。 这些entries在下面的代码中称为“陈旧entry”。

　　既然Entry继承了WeakReference，说明ThreadLocal使用了弱引用，如果entry.get()==null，当前ThreadLocal副本会立即被GC掉，避免高并发情况下出现内存溢出。

5.set逻辑

public void set(T value) {
        //获取当前线程
        Thread t = Thread.currentThread();
        //从当前线程中的ThreadLocalMap中获取存储的当前副本的值
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        //如果map不为空，覆盖当前副本中的值，否则新建副本
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

　　 将此线程局部变量的当前线程副本设置为指定值。 大多数子类都不需要重写此方法，仅依靠initialValue()方法来设置线程局部变量值。

6.remove逻辑

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

　　删除当前线程ThreadLocal的变量值。 如果当前线程随后通过该线程从get()方法中获取ThreadLocal的变量值，那么它的值将通过调用initialValue()方法重新获取初始值，除非它的值是当前线程临时调用set()方法重新设置了值。 这可能导致在当前线程中多次调用initialValue()方法。

7.initialValue方法

protected T initialValue() {
        return null;
    }

　　这个方法默认返回是null，注意看一下它的修饰符是protected，一般情况这个方法是要使用者去实现的，设置默认的初始值。

二：

1.使用场景

　　ThreadLocal常用于解决数据库连接、session管理等