ThreadLocal

【1.ThreadLocal是什么】

  • 线程变量
  • 一个以ThreadLocal对象为键、任意对象为值的存储结构
  • 每个ThreadLocal可以放一个线程级别的变量,但是它本事可以被多个线程共享使用,而且又可以达到线程安全的目的,且绝对线程安全。

【2.ThreadLocal怎么用】

  • 大部分程序猿们用之来方便传参
  • 【设计初衷】本身为线程安全和某些特定场景的问题设计
  • 常用的3个方法:set()、get()、remove()。都是线程安全的。

【附】不完美的地方
在传参过程中,A->B->C->D->E,若哪天E想多加一个参数,此参数在A中有,是不是之前的BCD接口的参数都需要修改呢。牵涉面比较大,程序改动较大,而且不知道后续是否有BUG。通常解决办法:将A的参数都放到ThreadLocal中,熟不知,这样做是可以将眼前问题解决,但这就像贴布丁,越贴越多,搞得系统中调用相关的代码都要使用ThreadLocal传参,可能搞得乱七八糟。换句话说,不是不让用ThreadLocal,而是要明确它的出入口是可控的。


【3.为什么ThreadLocal可以做到线程安全?】

  1. ThreadLocal内在原理:
    这里写图片描述
    上图中是ThreadLocal的set方法的源码。第一行取出了当前线程t,然后调用getMap(t)方法时传入当前线程,返回值是一个ThreadLocalMap,和当前线程肯定有点关系。上图:
    这里写图片描述
    返回的是线程的某个属性,再点进去:
    这里写图片描述
    将源码中的注释大概翻译了一下。
    继续,KeepGoing.若此map不为空,则将this和泛型的value放进去。this是什么呢?就是定义的ThreadLocal对象。
    至此,大家可能有点迷糊了,我也一样,慢慢看:捋一捋关系:
    ThreadLocalMap是THreadLocal里面的静态内部类,放在了Thread类里面作为一个属性存在,ThreadLocal本身成为这个Map里面存放的Key,用户输入的值是Value。
    简单讲:就是这个ThreadLocalMap对象在Thread里面作为私有的变量而存在,既然是私有变量,肯定是线程安全的。ThreadLocal通过Thread.currentThread()获取当前线程就能得到这个Map对象,同时将自身作为Key发起写入和读取,由于将自身作为Key,所以一个ThreadLocal对象就能存放一个线程中对应的Java对象,通过get()也自然能找到这个对象。
    继续上图:
    这里写图片描述
    先描述到此,后续有时间,还会更新此文档。
    参考资料:
    《Java特种兵》谢宇编著
    《Java并发编程的艺术》方腾飞等人编著(但是个人感觉此书对于ThreadLocal的描述太少)
### ThreadLocal的使用场景 ThreadLocal适用于需要在多线程环境中为每个线程独立存储和操作数据的场景。常见的使用场景包括: - **线程上下文传递**:例如在Web应用中,每个请求由一个线程处理,可以通过ThreadLocal保存请求相关的上下文信息,如用户身份、事务对象等,避免频繁传递参数[^2]。 - **线程安全的变量管理**:当多个线程需要访问某个变量,但每个线程对该变量的操作互不影响时,可以使用ThreadLocal来避免同步开销[^3]。 - **资源持有**:某些资源(如数据库连接、Session等)需要在线程内部共享,但不希望多个线程之间共享,ThreadLocal可以很好地满足这种需求[^1]。 ### ThreadLocal的实现原理 ThreadLocal的实现机制主要依赖于线程内部的ThreadLocalMap结构: - 每个线程(Thread类)内部维护一个ThreadLocalMap对象,该Map的键为ThreadLocal实例,值为存储的变量副本[^4]。 - ThreadLocalMap使用**弱引用(WeakReference)**作为键,以避免内存泄漏。当ThreadLocal对象不再被外部引用时,垃圾回收器可以正常回收该对象,但需要注意Map中对应的值仍需手动清理[^5]。 - 每个ThreadLocal实例都有一个唯一的哈希码(threadLocalHashCode),用于在ThreadLocalMap中快速定位存储位置[^5]。 通过这种机制,每个线程访问同一个ThreadLocal变量时,实际上访问的是各自线程独立的变量副本,从而实现了线程安全。 ### 示例代码 以下是一个简单的ThreadLocal使用示例: ```java public class ThreadLocalExample { // 定义一个ThreadLocal变量 private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<>(); public static void main(String[] args) { // 创建多个线程进行测试 for (int i = 0; i < 3; i++) { new Thread(() -> { // 设置线程本地变量 threadLocal.set((int) (Math.random() * 100)); // 获取线程本地变量 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + threadLocal.get()); }).start(); } } } ``` 在这个例子中,每个线程都设置了不同的整数值,彼此之间互不影响。 ### 总结 ThreadLocal通过为每个线程提供独立的变量副本,解决了线程安全问题,并在某些场景下提升了性能。其核心在于每个线程内部维护的ThreadLocalMap结构,以及基于弱引用的键值对管理机制。
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