ThreadLocal源碼筆記

        最近用到了ThreadLocal，因此看了一下JDK的源碼。ThreadLocal是以空間換時間的典型，由於它避免了使用synchronized關鍵字來對變量加鎖，從而節約了不少時間。ThreadLocal是爲每一個線程建立一個變量的副本，因此每一個線程均可以訪問這個副本的內容並修改，彼此之間的副本不會相互影響，所以看似會修改同一個變量，但實際上線程間修改的都是線程本地變量。例以下面這個數據庫鏈接類：

public class DatabaseUtil {
    private static final ThreadLocal<Connection> CON_HOLDER = new ThreadLocal<Connection>();

    public static Connection getConn() {
        Connection con = CON_HOLDER.get();
        if(null == con) {
            try {
                con = DriverManager.getConnection(url, username, pwd);
            } catch (Exception e) {
                throw new RuntimeException(e);
            } finally {
                CON_HOLDER.set(con);
            }
        }
        return con;
    }

    // 其它函數
    ......
}

       咱們能夠在Servlet中調用getConn()方法去獲取一個鏈接，而後執行相應的數據庫操做(暫且忽略這種作法的不規範性，先討論多線程訪問的問題)。Servlet在Java web中是單實例多線程的執行模式，這也是爲何咱們通常不在Servlet類中定義成員變量的緣由，就是爲了不線程不安全。那麼當多個請求到來時，每一個請求都是在一個線程裏面來訪問servlet的方法的，所以看上去每一個線程獲取到的鏈接都是同一個實例(getConn方法相似單例模式)。但實際上並非這樣，每一個請求都會在它的線程中獲取到不一樣的Connection鏈接，這就是ThreadLocal的做用。首先看ThreadLocal的get()方法的源碼：

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

      首先它獲取了當前正在運行的線程，getMap()方法其實就是獲取Thread中的ThreadLocalMap對象，並無什麼特別的。而後從ThreadLocalMap中根據當前ThreadLocal對象做爲key去獲取對應的值，接着返回。Thread類中有如下兩個成員值得注意：

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

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

     剛纔的getMap()方法其實返回的就是threadLocal對象，如今Thread、ThreadLocal和ThreadLocalMap對象混在一塊兒有點亂，下面來理清楚它們的關係：

     1. 每一個Thread都有一個ThreadLocalMap對象threadLocals做爲它的成員變量，它的key是ThreadLocal對象，值就是ThreadLocal中保存的值，若是一個線程訪問了多個ThreadLocal對象，則ThreadLocalMap中就會有多個映射關係

     2. 每個ThreadLocal對象都有本身惟一的hash值，這個值就是用於在ThreadLocalMap中查找對應的value的，因此以ThreadLocal對象爲key就能夠找到對應的線程本地的值

     3. ThreadLocalMap是ThreadLocal的一個靜態內部類(就把它想象成一個普通的類就行了，只不過訪問它須要經過ThreadLocal來訪問)，保存了不少個entry，每一個entry都是一個ThreadLocal與它的值的映射關係

      說了這麼多，仍是貼一張圖比較直觀：

    從上圖能夠看到，每一個線程都擁有一個ThreadLocalMap對象，它會保存ThreadLocal和value的映射關係，ThreadLocal就至關於一箇中間人，每次線程方法它的get或set方法時，它都會首先獲取當前運行的線程，而後獲取線程中的ThreadLocalMap對象，因爲每一個ThreadLocal對象都有惟一hash值，因此以ThreadLocal爲key能夠在當前線程中找到它對應的值。每一個線程都維護本身的ThreadLocalMap對象，這個就是真正的「副本」，經過ThreadLocal這個中介就能夠保證成員變量的線程安全。每一個線程都有本身的映射(即ThreadLocalMap)，當線程第一次設置ThreadLocal的值的時候，其實就是在本身的map中添加一條訪問的ThreadLocal對象和值的映射，建立副本，而後就能夠根據該ThreadLocal對象(也就是它的hashcode)找到對應的值，而不須要訪問共享的變量。

    ThreadLocal沒有使用synchronized關鍵字，而是在Thread中維護一份本地的副本，若是每一個線程都但願獨享本身的成員變量時，ThreadLocal是一個好選擇，但若是確實須要多線程共享一個成員變量時，那麼仍是須要使用synchronized關鍵字來加鎖保證線程安全的。