简单学：Java.lang.ThreadLocal

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本文探讨了ThreadLocal的工作原理及其在Spring框架中的应用。通过分析ThreadLocal的源码，揭示了它如何实现线程绑定的功能，并通过示例展示了如何为每个线程分配唯一的ID。此外，还讨论了Spring中ThreadLocal的应用场景。

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最近与人交流Spring是否线程安全的问题，了解到Spring使用了ThreadLocal，出于好奇，简单地学习了一下ThreadLocal类，大道至简，我就说说我认为比较关键的一些地方：

1、ThreadLocal封装了一些与当前线程（调用方法时的运行线程）相关的方法，如以下方法分别用于获取对象、设置初始值、设置对象，每个方法都使用了Thread.currentThread()来获取当前运行线程，然后将线程实例作为map（ThreadLocalMap的实例）的key来获取或设置value。

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

    private T setInitialValue() {
        T value = initialValue();
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
        return value;
    }

    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

2、map实际上是Thread对象的一个实例变量，初始值为null。可以看出，ThreadLocal实际上是作为一个工具类存储一个线程相关的同类型对象，该对象实际存储在各自线程对象的实例变量threadLocals中。

    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }

3、结合以上阅读理解，我们再看以下jdk api上给出的一个应用实例。

    public class ThreadId {
        // Atomic integer containing the next thread ID to be assigned
        private static final AtomicInteger nextId = new AtomicInteger(0);

        // Thread local variable containing each thread's ID
        private static final ThreadLocal<Integer> threadId = new ThreadLocal<Integer>() {
            @Override
            protected Integer initialValue() {
                return nextId.getAndIncrement();
            }
        };

        // Returns the current thread's unique ID, assigning it if necessary
        public static int get() {
            return threadId.get();
        }
    }

该类使用ThreadLocal封装了对静态变量nextId的访问，get方法是唯一的对外开放的方法，给每个访问线程同唯一的ID，接着写一个使用该类的例子，我跑的一次结果也贴上，多线程同时运行，多跑几次，一般情况下不会拿到一样的输出，但是每个线程都能获取唯一的ID，而且在后续该线程实例的使用中，都可以通过ThreadId.get()拿到这个唯一ID。

    public static void main(String[] args) {
        for (int i=0; i< 5; i++) {
            final int ii = i;
            new Thread() {
                public void run () {
                    Thread.currentThread().setName("Thread-"+ii);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",UUID: " + ThreadId.get());
                    try {
                        Thread.sleep(250);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",UUID: " + ThreadId.get());
                }
            }.start();
        }
    }

Thread-0,UUID: 0
Thread-2,UUID: 4
Thread-3,UUID: 3
Thread-1,UUID: 2
Thread-4,UUID: 1
Thread-3,UUID: 3
Thread-4,UUID: 1
Thread-2,UUID: 4
Thread-0,UUID: 0
Thread-1,UUID: 2

4、通过以上ThreadLocal的简单学习，可以发现ThreadLocal并非用于解决线程安全问题的，而是一个用于线程绑定场景的有力工具。回到Spring是否线程安全的问题，个人认为，Spring维护的单例bean并不是完全线程安全的，而且Spring使用ThreadLocal也不是解决线程安全的问题，而是用于解决线程绑定的场景，resource per thread，如Spring事务管理中用于解决分层架构下session在不同层(业务层/DAO层)的参数传递问题，具体可阅读下这篇文章：

https://blog.youkuaiyun.com/bluishglc/article/details/7784502

有兴趣的朋友也可以阅读下Spring事务管理的相关源码。

public abstract class TransactionSynchronizationManager {

	private static final Log logger = LogFactory.getLog(TransactionSynchronizationManager.class);

	private static final ThreadLocal<Map<Object, Object>> resources =
			new NamedThreadLocal<>("Transactional resources");

	private static final ThreadLocal<Set<TransactionSynchronization>> synchronizations =
			new NamedThreadLocal<>("Transaction synchronizations");

	private static final ThreadLocal<String> currentTransactionName =
			new NamedThreadLocal<>("Current transaction name");

	private static final ThreadLocal<Boolean> currentTransactionReadOnly =
			new NamedThreadLocal<>("Current transaction read-only status");

	private static final ThreadLocal<Integer> currentTransactionIsolationLevel =
			new NamedThreadLocal<>("Current transaction isolation level");

	private static final ThreadLocal<Boolean> actualTransactionActive =
			new NamedThreadLocal<>("Actual transaction active");