ThreadLocal用法詳解和原理

1、用法

ThreadLocal用於保存某個線程共享變量：對於同一個static ThreadLocal，不一樣線程只能從中get，set，remove本身的變量，而不會影響其餘線程的變量。

一、ThreadLocal.get: 獲取ThreadLocal中當前線程共享變量的值。

二、ThreadLocal.set: 設置ThreadLocal中當前線程共享變量的值。

三、ThreadLocal.remove: 移除ThreadLocal中當前線程共享變量的值。

四、ThreadLocal.initialValue: ThreadLocal沒有被當前線程賦值時或當前線程剛調用remove方法後調用get方法，返回此方法值。

package com.coshaho.reflect;

/**
 * ThreadLocal用法
 * @author coshaho
 *
 */
public class MyThreadLocal 
{
	private static final ThreadLocal<Object> threadLocal = new ThreadLocal<Object>(){
		/**
		 * ThreadLocal沒有被當前線程賦值時或當前線程剛調用remove方法後調用get方法，返回此方法值
		 */
		@Override
		protected Object initialValue()
		{
			System.out.println("調用get方法時，當前線程共享變量沒有設置，調用initialValue獲取默認值！");
			return null;
		}
	};
	
	public static void main(String[] args)
	{
		new Thread(new MyIntegerTask("IntegerTask1")).start();
		new Thread(new MyStringTask("StringTask1")).start();
		new Thread(new MyIntegerTask("IntegerTask2")).start();
		new Thread(new MyStringTask("StringTask2")).start();
	}
	
	public static class MyIntegerTask implements Runnable
	{
		private String name;
		
		MyIntegerTask(String name)
		{
			this.name = name;
		}

		@Override
		public void run() 
		{
			for(int i = 0; i < 5; i++)
			{
				// ThreadLocal.get方法獲取線程變量
				if(null == MyThreadLocal.threadLocal.get())
				{
					// ThreadLocal.et方法設置線程變量
					MyThreadLocal.threadLocal.set(0);
					System.out.println("線程" + name + ": 0");
				}
				else
				{
					int num = (Integer)MyThreadLocal.threadLocal.get();
					MyThreadLocal.threadLocal.set(num + 1);
					System.out.println("線程" + name + ": " + MyThreadLocal.threadLocal.get());
					if(i == 3)
					{
						MyThreadLocal.threadLocal.remove();
					}
				}
				try 
				{
					Thread.sleep(1000);
				}
				catch (InterruptedException e)
				{
					e.printStackTrace();
				}
			}	
		}
		
	}
	
	public static class MyStringTask implements Runnable
	{
		private String name;
		
		MyStringTask(String name)
		{
			this.name = name;
		}

		@Override
		public void run() 
		{
			for(int i = 0; i < 5; i++)
			{
				if(null == MyThreadLocal.threadLocal.get())
				{
					MyThreadLocal.threadLocal.set("a");
					System.out.println("線程" + name + ": a");
				}
				else
				{
					String str = (String)MyThreadLocal.threadLocal.get();
					MyThreadLocal.threadLocal.set(str + "a");
					System.out.println("線程" + name + ": " + MyThreadLocal.threadLocal.get());
				}
				try 
				{
					Thread.sleep(800);
				}
				catch (InterruptedException e)
				{
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
		
	}
}

運行結果以下：

調用get方法時，當前線程共享變量沒有設置，調用initialValue獲取默認值！
線程IntegerTask1: 0
調用get方法時，當前線程共享變量沒有設置，調用initialValue獲取默認值！
線程IntegerTask2: 0
調用get方法時，當前線程共享變量沒有設置，調用initialValue獲取默認值！
調用get方法時，當前線程共享變量沒有設置，調用initialValue獲取默認值！
線程StringTask1: a
線程StringTask2: a
線程StringTask1: aa
線程StringTask2: aa
線程IntegerTask1: 1
線程IntegerTask2: 1
線程StringTask1: aaa
線程StringTask2: aaa
線程IntegerTask2: 2
線程IntegerTask1: 2
線程StringTask2: aaaa
線程StringTask1: aaaa
線程IntegerTask2: 3
線程IntegerTask1: 3
線程StringTask1: aaaaa
線程StringTask2: aaaaa
調用get方法時，當前線程共享變量沒有設置，調用initialValue獲取默認值！
線程IntegerTask2: 0
調用get方法時，當前線程共享變量沒有設置，調用initialValue獲取默認值！
線程IntegerTask1: 0

2、原理

線程共享變量緩存以下：

Thread.ThreadLocalMap<ThreadLocal, Object>;

一、Thread: 當前線程，能夠經過Thread.currentThread()獲取。

二、ThreadLocal：咱們的static ThreadLocal變量。

三、Object: 當前線程共享變量。

咱們調用ThreadLocal.get方法時，其實是從當前線程中獲取ThreadLocalMap<ThreadLocal, Object>，而後根據當前ThreadLocal獲取當前線程共享變量Object。

ThreadLocal.set，ThreadLocal.remove其實是一樣的道理。

 

這種存儲結構的好處：

一、線程死去的時候，線程共享變量ThreadLocalMap則銷燬。

二、ThreadLocalMap<ThreadLocal,Object>鍵值對數量爲ThreadLocal的數量，通常來講ThreadLocal數量不多，相比在ThreadLocal中用Map<Thread, Object>鍵值對存儲線程共享變量（Thread數量通常來講比ThreadLocal數量多），性能提升不少。

 

關於ThreadLocalMap<ThreadLocal, Object>弱引用問題：

當線程沒有結束，可是ThreadLocal已經被回收，則可能致使線程中存在ThreadLocalMap<null, Object>的鍵值對，形成內存泄露。（ThreadLocal被回收，ThreadLocal關聯的線程共享變量還存在）。

雖然ThreadLocal的get，set方法能夠清除ThreadLocalMap中key爲null的value，可是get，set方法在內存泄露後並不會必然調用，因此爲了防止此類狀況的出現，咱們有兩種手段。

一、使用完線程共享變量後，顯示調用ThreadLocalMap.remove方法清除線程共享變量；

二、JDK建議ThreadLocal定義爲private static，這樣ThreadLocal的弱引用問題則不存在了。

 

源碼分析參考：

http://qifuguang.me/2015/09/02/[Java%E5%B9%B6%E5%8F%91%E5%8C%85%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E4%B8%83]%E8%A7%A3%E5%AF%86ThreadLocal/