ThreadLocal原理详解——终于弄明白了ThreadLocal

目录

概述

API介绍

ThreadLocal的理解

ThreadLocal的原理分析

总结

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概述

在java学习生涯中可能很多人都会听到ThreadLocal变量，从字面上理解ThreadLocal就是“线程局部变量”的意思。简单的说就是，一个ThreadLocal在一个线程中是共享的，在不同线程之间又是隔离的（每个线程都只能看到自己线程的值）。可能一开始把这句话放出来很难理解，那我们就继续往后面看吧。

API介绍

再学习一个类之前我们需要了解一个类的API，这也是我们学习类的入口。而ThreadLocal类的API相当简单。

在这里面比较重要的就是，get、set、remove了，这三个方法是对这个变量进行操作的关键。set用于赋值操作，get用于获取变量中的值，remove就是删除当前这个变量的值。需要注意的是initialValue方法会在第一次调用时被触发，用于初始化当前变量值，例如在下列代码中我们需要创建一个ThreadLocal<Connection>，用于创建一个与线程绑定的Connection对象：

ThreadLocal<Connection> connection = new ThreadLocal<Connection>(){
    public Connection initialValue(){
        return DriverManager.getConnection(...);
    }
};

为什么我们将ThreadLocal说成变量，我们姑且可以这么理解，每个ThreadLocal实例中都可以保存一个值（基本数据类型值或者引用类型的引用值），而内部保存的值是可以修改的，而这样的特性与变量的特性及其相似，变量不就是用来保存一个值的吗？

也就是说每一个ThreadLocal实例就类似于一个变量名，不同的ThreadLocal实例就是不同的变量名，它们内部会存有一个值（暂时这么理解）在后面的描述中所说的“ThreadLocal变量或者是线程变量”代表的就是ThreadLocal类的实例。

这里还需要介绍一下initialValue方法，我么都知道在Java中成员变量都会有默认值，而ThreadLocal做变量也会有默认值，那我们可以通过重写initialValue方法指定ThreadLocal变量的初始值。默认情况下initialValue返回的是null。

ThreadLocal的理解

说完了ThreadLocal类的API了，那我们就来动手实践一下了，来理解前面没有理解的那句话：一个ThreadLocal在一个线程中是共享的，在不同线程之间又是隔离的（每个线程都只能看到自己线程的值）

public class ThreadLocalTest {

	private static ThreadLocal<Integer> num = new ThreadLocal<Integer>() {
		// 重写这个方法，可以修改“线程变量”的初始值，默认是null
		@Override
		protected Integer initialValue() {
			return 0;
		}
	};

	public static void main(String[] args) {
		// 创建一号线程
		new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				// 在一号线程中将ThreadLocal变量设置为1
				num.set(1);
				System.out.println("一号线程中ThreadLocal变量中保存的值为：" + num.get());
			}
		}).start();

		// 创建二号线程
		new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				num.set(2);
				System.out.println("二号线程中ThreadLocal变量中保存的值为：" + num.get());
			}
		}).start();

		//为了让一二号线程执行完毕，让主线程睡500ms
		try {
			Thread.sleep(500);
		} catch (InterruptedException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}

		System.out.println("主线程中ThreadLocal变量中保存的值：" + num.get());
	}
}

稍微解释一下上面的代码：

在类中创建了一个静态的“ThreadLocal变量”，在主线程中创建两个线程，在这两个线程中分别设置ThreadLocal变量为1和2。然后等待一号和二号线程执行完毕后，在主线程中查看ThreadLocal变量的值。

程序结果及分析

程序结果重点看的是主线程输出的是0，如果是一个普通变量，在一号线程和二号线程中将普通变量设置为1和2，那么在一二号线程执行完毕后在打印这个变量，输出的值肯定是1或者2（到底输出哪一个由操作系统的线程调度逻辑有关）。但使用ThreadLocal变量通过两个线程赋值后，在主线程程中输出的却是初始值0。在这也就是为什么“一个ThreadLocal在一个线程中是共享的，在不同线程之间又是隔离的”，每个线程都只能看到自己线程的值，这也就是ThreadLocal的核心作用：实现线程范围的局部变量。

ThreadLocal的原理分析

老规矩我们还是将最后结论摆在前面，每个Thread对象都有一个ThreadLocalMap，当创建一个ThreadLocal的时候，就会将该ThreadLocal对象添加到该Map中，其中键就是ThreadLocal，值可以是任意类型。这句话看不懂很正常，等我们一起看完源码以后就明白了。

此时就需要纠正前面提到的错误观点了，前面我们的理解是所有的常量值或者是引用类型的引用都是保存在ThreadLocal实例中的，但实际上不是的，这种说法只是让我们更好的理解ThreadLocal变量这个概念。向ThreadLocal存入一个值，实际上是向当前线程对象中的ThreadLocalMap存入值，ThreadLocalMap我们可以简单的理解成一个Map，而向这个Map存值的key就是ThreadLocal实例本身。

也就是说，想要存入的ThreadLocal中的数据实际上并没有存到ThreadLocal对象中去，而是以这个ThreadLocal实例作为key存到了当前线程中的一个Map中去了，获取ThreadLocal的值时同样也是这个道理。这也就是为什么ThreadLocal可以实现线程之间隔离的原因了。

总结

ThreadLocal的作用：实现线程范围内的局部变量，即ThreadLocal在一个线程中是共享的，在不同线程之间是隔离的。

ThreadLocal的原理：ThreadLocal存入值时使用当前ThreadLocal实例作为key，存入当前线程对象中的Map中去。最开始在看源码之前，我以为是以当前线程对象作为key将对象存入到ThreadLocal中的Map中去....

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