ThreadLocal

// Helper functions that abstract the cross-platform APIs.  Do not use directly.

struct ThreadLocalPlatform {

#if defined(OS_WIN)

  typedef int SlotType;

#elif defined(OS_POSIX)

  typedef pthread_key_t SlotType;

#endif

 

  static void AllocateSlot(SlotType& slot);

  static void FreeSlot(SlotType& slot);

  static void* GetValueFromSlot(SlotType& slot);

  static void SetValueInSlot(SlotType& slot, void* value);

};

 

template <typename Type>

class ThreadLocalPointer {

 public:

  ThreadLocalPointer() : slot_() {

    ThreadLocalPlatform::AllocateSlot(slot_);

  }

 

  ~ThreadLocalPointer() {

    ThreadLocalPlatform::FreeSlot(slot_);

  }

 

  Type* Get() {

    return static_cast<Type*>(ThreadLocalPlatform::GetValueFromSlot(slot_));

  }

 

  void Set(Type* ptr) {

    ThreadLocalPlatform::SetValueInSlot(slot_, ptr);

  }

 

 private:

  typedef ThreadLocalPlatform::SlotType SlotType;

 

  SlotType slot_;

 

  DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(ThreadLocalPointer<Type>);

};

 

class ThreadLocalBoolean {

 public:

  ThreadLocalBoolean() { }

  ~ThreadLocalBoolean() { }

 

  bool Get() {

    return tlp_.Get() != NULL;

  }

 

  void Set(bool val) {

    tlp_.Set(reinterpret_cast<void*>(val ? 1 : 0));

  }

 

 private:

  ThreadLocalPointer<void> tlp_;

 

  DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(ThreadLocalBoolean);

};

void ThreadLocalPlatform::AllocateSlot(SlotType& slot) {
  slot = TlsAlloc();
  CHECK(slot != TLS_OUT_OF_INDEXES);
}
// static
void ThreadLocalPlatform::FreeSlot(SlotType& slot) {
  if (!TlsFree(slot)) {
    NOTREACHED() << "Failed to deallocate tls slot with TlsFree().";
  }
}
// static
void* ThreadLocalPlatform::GetValueFromSlot(SlotType& slot) {
  return TlsGetValue(slot);
}
// static
void ThreadLocalPlatform::SetValueInSlot(SlotType& slot, void* value) {
  if (!TlsSetValue(slot, value)) {
    CHECK(false) << "Failed to TlsSetValue().";
  }
}
### 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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