ThreadLocal深入浅出

ThreadLocal 有什么用？

通常情况下，我们创建的变量是可以被任何一个线程访问并修改的。如果想实现每一个线程都有自己的专属本地变量该如何解决呢？

JDK 中自带的ThreadLocal类正是为了解决这样的问题。 ThreadLocal类主要解决的就是让每个线程绑定自己的值，可以将ThreadLocal类形象的比喻成存放数据的盒子，盒子中可以存储每个线程的私有数据。

如果你创建了一个ThreadLocal变量，那么访问这个变量的每个线程都会有这个变量的本地副本，这也是ThreadLocal变量名的由来。他们可以使用 get() 和 set() 方法来获取默认值或将其值更改为当前线程所存的副本的值，从而避免了线程安全问题。

再举个简单的例子：两个人去宝屋收集宝物，这两个共用一个袋子的话肯定会产生争执，但是给他们两个人每个人分配一个袋子的话就不会出现这样的问题。如果把这两个人比作线程的话，那么 ThreadLocal 就是用来避免这两个线程竞争的。

为什么使用 ThreadLocal？

在分布式项目中我们会发现，使用Session机制，会使得服务器的集群很难扩展，因此，Session适用于中小型Web应用程序。对于大型Web，我们可以用ThreadLocal。

ThredLocal适用于如下两种场景：

• 每个线程都要有自己单独的实例（数据）
• 实例数据需要在多个方法中共享，但不希望被多线程共享。

来看如何用 ThreadLocal 实现我们的需求：显示登录信息，在本次请求中持有当前用户数据。

首先我们需要明白的是，ThreadLocal 只跟其归属的线程有关，线程死亡了，那么它对应的 ThreadLocal 中存储的信息也就被清除了（线程死亡前一定要释放掉绑定的用户数据，不然会出现 OOM 问题），也就是说，ThreadLocal 只用于在本次请求中持有数据。

简单来说，我们把用户数据存入 ThreadLocal 里，这样，只要本次请求未处理完，这个线程就一直还在，当前用户数据就一直被持有，当服务器对本次请求做出响应后，这个线程就会被销毁。

那同一个用户发出的两次请求可能被不同的两个线程进行处理，如何使得这个两个线程的 ThreadLocal 持有相同的用户信息呢？

过滤器。

具体来说，我们定义一个过滤器，在每次请求前都对用户进行判断（为了避免每次请求都经过过滤器，可以将登录成功的用户信息暂时存储到 Redis 中），然后将已经登录成功的用户信息存到 ThreadLocal 里，从而使得该线程在本次请求中持有该用户信息。

ThreadLocal 原理了解吗？

从 Thread类源代码入手。

public class Thread implements Runnable {
    //......
    //与此线程有关的ThreadLocal值。由ThreadLocal类维护
    ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

    //与此线程有关的InheritableThreadLocal值。由InheritableThreadLocal类维护
    ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;
    //......
}

从上面Thread类 源代码可以看出Thread 类中有一个 threadLocals 和 一个 inheritableThreadLocals 变量，它们都是 ThreadLocalMap 类型的变量,我们可以把 ThreadLocalMap 理解为ThreadLocal 类实现的定制化的 HashMap。默认情况下这两个变量都是 null，只有当前线程调用 ThreadLocal 类的 set或get方法时才创建它们，实际上调用这两个方法的时候，我们调用的是ThreadLocalMap类对应的 get()、set()方法。

ThreadLocal类的set()方法

public void set(T value) {
    //获取当前请求的线程    
    Thread t = Thread.currentThread();
    //取出 Thread 类内部的 threadLocals 变量(哈希表结构)
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        // 将需要存储的值放入到这个哈希表中
        map.set(this, value);
    else
        createMap(t, value);
}
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
    return t.threadLocals;
}

通过上面这些内容，我们足以通过猜测得出结论：最终的变量是放在了当前线程的 ThreadLocalMap 中，并不是存在 ThreadLocal 上，ThreadLocal 可以理解为只是ThreadLocalMap的封装，传递了变量值。 ThrealLocal 类中可以通过Thread.currentThread()获取到当前线程对象后，直接通过getMap(Thread t)可以访问到该线程的ThreadLocalMap对象。

每个Thread中都具备一个ThreadLocalMap，而ThreadLocalMap可以存储以ThreadLocal为 key ，Object 对象为 value 的键值对。

比如我们在同一个线程中声明了两个 ThreadLocal 对象的话， Thread内部都是使用仅有的那个ThreadLocalMap 存放数据的，ThreadLocalMap的 key 就是 ThreadLocal对象，value 就是 ThreadLocal 对象调用set方法设置的值。

总结：实际上ThreadLocal的值是放入了当前线程的一个ThreadLocalMap实例中，所以只能在本线程中访问，其他线程无法访问。

使用场景

• 实现单个线程单例以及单个线程上下文信息存储，比如交易id等。
• 实现线程安全，非线程安全的对象使用ThreadLocal之后就会变得线程安全，因为每个线程都会有一个对应的实例。
• 承载一些线程相关的数据，避免在方法中来回传递参数。