談談Java中的ThreadLocal

ThreadLocal通常稱爲線程本地變量，它是一種特殊的線程綁定機制，將變量與線程綁定在一塊兒，爲每個線程維護一個獨立的變量副本。經過ThreadLocal能夠將對象的可見範圍限制在同一個線程內。

跳出誤區

　　須要重點強調的的是，不要拿ThreadLocal和synchronized作類比，由於這種比較壓根就是無心義的！sysnchronized是一種互斥同步機制，是爲了保證在多線程環境下對於共享資源的正確訪問。而ThreadLocal從本質上講，無非是提供了一個「線程級」的變量做用域，它是一種線程封閉（每一個線程獨享變量）技術，更直白點講，ThreadLocal能夠理解爲將對象的做用範圍限制在一個線程上下文中，使得變量的做用域爲「線程級」。

　　沒有ThreadLocal的時候，一個線程在其聲明週期內，可能穿過多個層級，多個方法，若是有個對象須要在此線程週期內屢次調用，且是跨層級的（線程內共享），一般的作法是經過參數進行傳遞；而ThreadLocal將變量綁定在線程上，在一個線程週期內，不管「你身處何地」，只需經過其提供的get方法就可輕鬆獲取到對象。極大地提升了對於「線程級變量」的訪問便利性。

來看個簡單的例子

　　假設咱們要爲每一個線程關聯一個惟一的序號，在每一個線程週期內，咱們須要屢次訪問這個序號，這時咱們就可使用ThreadLocal了.（固然下面這個例子沒有徹底體現出跨層級跨方法的調用，理解就能夠了）

package concurrent; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; /** * Created by chengxiao on 2016/12/12. */ public class ThreadLocalDemo { public static void main(String []args){ for(int i=0;i<5;i++){ final Thread t = new Thread(){ @Override public void run(){ System.out.println("當前線程:"+Thread.currentThread().getName()+",已分配ID:"+ThreadId.get()); } }; t.start(); } } static class ThreadId{ //一個遞增的序列，使用AtomicInger原子變量保證線程安全 private static final AtomicInteger nextId = new AtomicInteger(0); //線程本地變量，爲每一個線程關聯一個惟一的序號 private static final ThreadLocal<Integer> threadId = new ThreadLocal<Integer>() { @Override protected Integer initialValue() { return nextId.getAndIncrement();//至關於nextId++,因爲nextId++這種操做是個複合操做而非原子操做，會有線程安全問題(可能在初始化時就獲取到相同的ID，因此使用原子變量  } }; //返回當前線程的惟一的序列，若是第一次get，會先調用initialValue，後面看源碼就瞭解了 public static int get() { return threadId.get(); } } }

執行結果,能夠看到每一個線程都分配到了一個惟一的ID，同時在此線程範圍內的"任何地點"，咱們均可以經過ThreadId.get()這種方式直接獲取。

當前線程:Thread-4,已分配ID:1 當前線程:Thread-0,已分配ID:0 當前線程:Thread-2,已分配ID:3 當前線程:Thread-1,已分配ID:4 當前線程:Thread-3,已分配ID:2 

看看源碼

 set操做，爲線程綁定變量

 public void set(T value) { Thread t = Thread.currentThread();//1.首先獲取當前線程對象 ThreadLocalMap map = getMap(t);//2.獲取該線程對象的ThreadLocalMap if (map != null) map.set(this, value);//若是map不爲空，執行set操做，以當前threadLocal對象爲key，實際存儲對象爲value進行set操做 else createMap(t, value);//若是map爲空，則爲該線程建立ThreadLocalMap }

能夠看到，ThreadLocal不過是個入口，真正的變量是綁定在線程上的。

ThreadLocalMap getMap(Thread t) { return t.threadLocals;//線程對象持有ThreadLocalMap的引用 }

下面給是Thread類中的定義，每一個線程對象都擁有一個ThreadLocalMap對象

 ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

如今，咱們能看出ThreadLocal的設計思想了：

1.ThreadLocal僅僅是個變量訪問的入口；

2.每個Thread對象都有一個ThreadLocalMap對象，這個ThreadLocalMap持有對象的引用；

3.ThreadLocalMap以當前的threadlocal對象爲key，以真正的存儲對象爲value。get時經過threadlocal實例就能夠找到綁定在當前線程上的對象。

乍看上去，這種設計確實有些繞。咱們徹底能夠在設計成Map<Thread,T>這種形式，一個線程對應一個存儲對象。ThreadLocal這樣設計的目的主要有兩個：

　　一是能夠保證當前線程結束時相關對象能儘快被回收；二是ThreadLocalMap中的元素會大大減小，咱們都知道map過大更容易形成哈希衝突而致使性能變差。

咱們再來看看get方法

 public T get() { Thread t = Thread.currentThread();//1.首先獲取當前線程 ThreadLocalMap map = getMap(t);//2.獲取線程的map對象 if (map != null) {//3.若是map不爲空，以threadlocal實例爲key獲取到對應Entry，而後從Entry中取出對象便可。 ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this); if (e != null) return (T)e.value; } return setInitialValue();//若是map爲空，也就是第一次沒有調用set直接get（或者調用過set，又調用了remove）時，爲其設定初始值 }

setInitialValue

 1 private T setInitialValue() {  2 T value = initialValue();//獲取初始值  3 Thread t = Thread.currentThread();  4 ThreadLocalMap map = getMap(t);  5 if (map != null)  6 map.set(this, value);  7 else  8  createMap(t, value);  9 return value; 10 }

initialValue方法，默認是null，訪問權限是protected，即容許重寫。

1 protected T initialValue() { 2 return null; 3 }

 談到這兒，咱們應該已經對ThreadLocal的設計目的及設計思想有必定的瞭解了。

線程獨享變量？

　　還有一個會引發疑惑的問題，咱們說ThreadLocal爲每個線程維護一個獨立的變量副本，那麼是否是說各個線程之間真正的作到對於對象的「徹底自治」而不對其餘線程的對象產生影響呢？其實這已經不屬於對於ThreadLocal的討論，而是你出於何種目的去使用ThreadLocal。若是咱們爲一個線程關聯的對象是「徹底獨享」的，也就是每一個線程擁有一整套的新的 棧中的對象引用+堆中的對象，那麼這種狀況下是真正的完全的「線程獨享變量」，至關於一種深度拷貝，每一個線程本身玩本身的，對該對象作任何的操做也不會對別的線程有任何影響。

　　另外一種更廣泛的狀況，所謂的獨享變量副本，其實也就是每一個線程都擁有一個獨立的對象引用，而堆中的對象仍是線程間共享的，這種狀況下，天然仍是會涉及到對共享資源的訪問操做，依然會有線程不安全的風險。因此說，ThreadLocal沒法解決線程安全問題。

　　因此，需不須要徹底獨享變量，進行徹底隔離，就取決於你的應用場景了。能夠想象，對象過大的時候，若是每一個線程都有這麼一份「深拷貝」，併發又比較大，對於服務器的壓力天然是很大的。像web開發中的servlet，servlet是線程不安全的，一請求一線程，多個線程共享一個servlet對象；而早期的CGI設計中，N個請求就對應N個對象，併發量大了以後性能天然就不好。

　　ThreadLocal在spring的事務管理，包括Hibernate的session管理等都有出現，在web開發中，有時會用來管理用戶會話 HttpSession，web交互中這種典型的一請求一線程的場景彷佛比較適合使用ThreadLocal，可是須要特別注意的是，因爲此時session與線程關聯，而tomcat這些web服務器多會採用線程池機制，也就是說線程是可複用的，因此在每一次進入的時候都須要從新進行set，或者在結束時及時remove。

做者： dreamcatcher-cx

出處： <http://www.cnblogs.com/chengxiao/>

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