Java并发编程(七)—ThreadLocal的原理及应用详解

目录

一、ThreadLocal的原理

1、ThreadLocal对象

2、ThreadLocalMap

3、Thread 对象

4、get() 和 set() 方法

5、内存管理

二、ThreadLcoal的应用

三、ThreadLocal扩展问题

四、总结

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ThreadLocal 类在 Java 中提供了一种机制，可以在每个线程中存储独立的变量副本，那么访问这个变量的每个线程都会有这个变量的一个本地拷贝，多个线程操作这个变量的时候，实际是在操作自己本地内存里面的变量，从而起到线程隔离的作用。避免了多线程环境下的数据共享问题

//创建一个ThreadLocal变量
private static final ThreadLocal<String> requestContext = new ThreadLocal<>();

并发场景下，会存在多个线程同时修改一个共享变量的场景。这就可能会出现线性安全问题。

为了解决线性安全问题，可以用加锁的方式，比如使用synchronized 或者Lock。但是加锁的方式，可能会导致系统变慢，也可以使用volatile

一、ThreadLocal的原理

先了解一下ThreadLocal的结构图：

再瞅一眼ThreadLocal的源码结构：

public class ThreadLocal<T> {
     ...
     public T get() {
        ...
    }
    
    //用于设置 ThreadLocal 的初始值
    private T setInitialValue() {
        //获取要初始化的数据
        T value = initialValue();
        //获取当前线程
        Thread t = Thread.currentThread();
        //获取当前线程的成员变量ThreadLocalMap对象
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        //如果map不为空
        if (map != null)
            //将初始值设置到map中，key是this，即threadLocal对象，value是初始值
            map.set(this, value);
        else
           //如果map为空，则需要创建新的map对象
            createMap(t, value);
        return value;
    }
    
    public void set(T value) {
        ...
    }
    
     static class ThreadLocalMap {
        ...
     }
     ...
}

再一个个细看内部元素的含义：

1、ThreadLocal对象

ThreadLocal 是一个类，它定义了如何为每个线程创建和存储变量副本的方法。

当创建一个 ThreadLocal 对象时，它本身并不存储任何数据，而是为每个使用它的线程提供了一个独立的数据槽。

2、ThreadLocalMap

在源码中，有一个静态的内部类叫：ThreadLocalMap，它存储了该线程的所有 ThreadLocal 变量的副本

它是一个哈希表，用于存储键值对，其中键是 ThreadLocal 对象，值是线程的局部变量副本

也就是一个Entry数组，其中：Entry = ThreadLocal + value

static class ThreadLocalMap {
    static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
        Object value;

        Entry(ThreadLocal<