ThreadLocal就是這麼簡單

時間 2020-02-27

原文原文鏈接

前言

今天要研究的是ThreadLocal，這個我在一年前學習JavaWeb基礎的時候接觸過一次，當時在baidu搜出來的第一篇博文ThreadLocal，在評論下不少開發者認爲那博主理解錯誤，給出了不少有關的連接來指正(可原博主可能沒上博客了，一直沒作修改)。我也去學習了一番，惋惜的是當時尚未記錄的習慣，直到如今僅僅記住了一些當時學過的皮毛。html

所以，作一些技術的記錄是很重要的～同時，ThreadLocal也是面試很是常見的面試題，對Java開發者而言也是一個必要掌握的知識點～java

固然了，若是我有寫錯的地方請你們多多包涵，歡迎在評論下留言指正～面試

1、什麼是ThreadLocal

聲明：本文使用的是JDK 1.8

首先咱們來看一下JDK的文檔介紹：數據庫

/**
 * This class provides thread-local variables.  These variables differ from
 * their normal counterparts in that each thread that accesses one (via its
 * {@code get} or {@code set} method) has its own, independently initialized
 * copy of the variable.  {@code ThreadLocal} instances are typically private
 * static fields in classes that wish to associate state with a thread (e.g.,
 * a user ID or Transaction ID).
 * 
 * <p>For example, the class below generates unique identifiers local to each
 * thread.
 * A thread's id is assigned the first time it invokes {@code ThreadId.get()}
 * and remains unchanged on subsequent calls.
 */

結合個人總結能夠這樣理解：ThreadLocal提供了線程的局部變量，每一個線程均可以經過set()和get()來對這個局部變量進行操做，但不會和其餘線程的局部變量進行衝突，實現了線程的數據隔離～。瀏覽器

簡要言之：往ThreadLocal中填充的變量屬於當前線程，該變量對其餘線程而言是隔離的。微信

2、爲何要學習ThreadLocal？

從上面能夠得出：ThreadLocal可讓咱們擁有當前線程的變量，那這個做用有什麼用呢？？？cookie

2.1管理Connection

最典型的是管理數據庫的Connection：當時在學JDBC的時候，爲了方便操做寫了一個簡單數據庫鏈接池，須要數據庫鏈接池的理由也很簡單，頻繁建立和關閉Connection是一件很是耗費資源的操做，所以須要建立數據庫鏈接池～併發

那麼，數據庫鏈接池的鏈接怎麼管理呢？？咱們交由ThreadLocal來進行管理。爲何交給它來管理呢？？ThreadLocal可以實現當前線程的操做都是用同一個Connection，保證了事務！ide

當時候寫的代碼：post

public class DBUtil {
    //數據庫鏈接池
    private static BasicDataSource source;

    //爲不一樣的線程管理鏈接
    private static ThreadLocal<Connection> local;


    static {
        try {
            //加載配置文件
            Properties properties = new Properties();

            //獲取讀取流
            InputStream stream = DBUtil.class.getClassLoader().getResourceAsStream("鏈接池/config.properties");

            //從配置文件中讀取數據
            properties.load(stream);

            //關閉流
            stream.close();

            //初始化鏈接池
            source = new BasicDataSource();

            //設置驅動
            source.setDriverClassName(properties.getProperty("driver"));

            //設置url
            source.setUrl(properties.getProperty("url"));

            //設置用戶名
            source.setUsername(properties.getProperty("user"));

            //設置密碼
            source.setPassword(properties.getProperty("pwd"));

            //設置初始鏈接數量
            source.setInitialSize(Integer.parseInt(properties.getProperty("initsize")));

            //設置最大的鏈接數量
            source.setMaxActive(Integer.parseInt(properties.getProperty("maxactive")));

            //設置最長的等待時間
            source.setMaxWait(Integer.parseInt(properties.getProperty("maxwait")));

            //設置最小空閒數
            source.setMinIdle(Integer.parseInt(properties.getProperty("minidle")));

            //初始化線程本地
            local = new ThreadLocal<>();


        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static Connection getConnection() throws SQLException {
        if(local.get()!=null){
            return local.get();
        }else{
        
          //獲取Connection對象
          Connection connection = source.getConnection();

          //把Connection放進ThreadLocal裏面
          local.set(connection);

          //返回Connection對象
          return connection;
       }
    }

    //關閉數據庫鏈接
    public static void closeConnection() {
        //從線程中拿到Connection對象
        Connection connection = local.get();

        try {
            if (connection != null) {
                //恢復鏈接爲自動提交
                connection.setAutoCommit(true);

                //這裏不是真的把鏈接關了,只是將該鏈接歸還給鏈接池
                connection.close();

                //既然鏈接已經歸還給鏈接池了,ThreadLocal保存的Connction對象也已經沒用了
                local.remove();

            }
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }


}

一樣的，Hibernate對Connection的管理也是採用了相同的手法(使用ThreadLocal，固然了Hibernate的實現是更強大的)～

2.2避免一些參數傳遞

避免一些參數的傳遞的理解能夠參考一下Cookie和Session：

每當我訪問一個頁面的時候，瀏覽器都會幫咱們從硬盤中找到對應的Cookie發送過去。
瀏覽器是十分聰明的，不會發送別的網站的Cookie過去，只帶當前網站發佈過來的Cookie過去

瀏覽器就至關於咱們的ThreadLocal，它僅僅會發送咱們當前瀏覽器存在的Cookie(ThreadLocal的局部變量)，不一樣的瀏覽器對Cookie是隔離的(Chrome,Opera,IE的Cookie是隔離的【在Chrome登錄了，在IE你也得從新登錄】)，一樣地：線程之間ThreadLocal變量也是隔離的....

那上面避免了參數的傳遞了嗎？？實際上是避免了。Cookie並非咱們手動傳遞過去的，並不須要寫<input name= cookie/>來進行傳遞參數...

在編寫程序中也是同樣的：平常中咱們要去辦理業務可能會有不少地方用到身份證，各種證件，每次咱們都要掏出來很麻煩

// 諮詢時要用身份證，學生證，房產證等等....
    public void consult(IdCard idCard,StudentCard studentCard,HourseCard hourseCard){

    }

    // 辦理時還要用身份證，學生證，房產證等等....
    public void manage(IdCard idCard,StudentCard studentCard,HourseCard hourseCard) {

    }

    //......

而若是用了ThreadLocal的話，ThreadLocal就至關於一個機構，ThreadLocal機構作了記錄你有那麼多張證件。用到的時候就不用本身掏了，問機構拿就能夠了。

在諮詢時的時候就告訴機構：來，把個人身份證、房產證、學生證統統給他。在辦理時又告訴機構：來，把個人身份證、房產證、學生證統統給他。...

// 諮詢時要用身份證，學生證，房產證等等....
    public void consult(){

        threadLocal.get();
    }

    // 辦理時還要用身份證，學生證，房產證等等....
    public void takePlane() {
        threadLocal.get();
    }

這樣是否是比本身掏方便多了。

固然了，ThreadLocal可能還會有其餘更好的做用，若是知道的同窗可在評論留言哦～～～

3、ThreadLocal實現的原理

想要更好地去理解ThreadLocal，那就得翻翻它是怎麼實現的了～～～

聲明：本文使用的是JDK 1.8

首先，咱們來看一下ThreadLocal的set()方法，由於咱們通常使用都是new完對象，就往裏邊set對象了

public void set(T value) {

        // 獲得當前線程對象
        Thread t = Thread.currentThread();
        
        // 這裏獲取ThreadLocalMap
        ThreadLocalMap map = getMap(t);

        // 若是map存在，則將當前對象threadLocal做爲key，要存儲的對象做爲value存到map裏面去
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            // 若是map不存在，則在當前線程中建立出一個ThreadLocalMap！
            createMap(t, value);
    }

上面有個ThreadLocalMap，咱們去看看這是什麼？

static class ThreadLocalMap {

        /**
         * The entries in this hash map extend WeakReference, using
         * its main ref field as the key (which is always a
         * ThreadLocal object).  Note that null keys (i.e. entry.get()
         * == null) mean that the key is no longer referenced, so the
         * entry can be expunged from table.  Such entries are referred to
         * as "stale entries" in the code that follows.
         */
        static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
            /** The value associated with this ThreadLocal. */
            Object value;

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

經過上面咱們能夠發現的是ThreadLocalMap是ThreadLocal的一個內部類。用Entry類來進行存儲

咱們的值都是存儲到這個Map上的，key是當前ThreadLocal對象！

若是該Map不存在，則初始化一個：

void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }

若是該Map存在，則從Thread中獲取！

/**
     * Get the map associated with a ThreadLocal. Overridden in
     * InheritableThreadLocal.
     *
     * @param  t the current thread
     * @return the map
     */
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }

Thread維護了ThreadLocalMap變量

/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
     * by the ThreadLocal class. */
    ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null

從上面又能夠看出，ThreadLocalMap是在ThreadLocal中使用內部類來編寫的，但對象的引用是在Thread中！

因而咱們能夠總結出：Thread爲每一個線程維護了ThreadLocalMap這麼一個Map，而ThreadLocalMap的key是ThreadLocal對象自己，value則是要存儲的對象

有了上面的基礎，咱們看get()方法就一點都不難理解了：

public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }