闲谈ThreadLocal

最新推荐文章于 2024-03-07 05:00:00 发布

原创最新推荐文章于 2024-03-07 05:00:00 发布 · 150 阅读

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#java #多线程 #threadlocal

本文深入解析ThreadLocal的概念，探讨其在多线程环境下的作用及其实现原理，包括如何避免线程间的变量共享问题，以及在Java开发中的典型应用场景。

什么是ThreadLocal？

ThreadLoal 变量（线程局部变量）同一个 ThreadLocal 所包含的对象，在不同的 Thread 中有不同的副本。该副本只能由当前 Thread 使用，因此不存在多线程间共享的问题。

ThreadLocal 提供了线程本地的实例，它与普通变量的区别在于每个使用该变量的线程都会初始化一个完全独立的实例副本。当一个线程结束时，它所使用的所有 ThreadLocal 相对的实例副本都可被回收。

ThreadLocal 适用于每个线程需要自己独立的实例且该实例需要在多个方法中被使用，也即变量在线程间隔离而在方法或类间共享的场景。

ThreadLocal实现原理

ThreadLocal 是一个泛型类，保证可以接受任何类型的对象。

因为一个线程内可以存在多个 ThreadLocal 对象，所以其实是 ThreadLocal 内部维护了一个 Map ，这个 Map 不是直接使用的 HashMap ，而是 ThreadLocal 实现的一个叫做 ThreadLocalMap 的静态内部类。而我们使用的 get()、set() 方法其实都是调用了这个ThreadLocalMap类对应的 get()、set() 方法。

ThreadLocal通过threadLocalHashCode来标识每一个ThreadLocal的唯一性。threadLocalHashCode通过CAS操作进行更新，每次hash操作的增量为 0x61c88647。

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。

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

public T get() {   
        Thread t = Thread.currentThread();   
        ThreadLocalMap map = getMap(t);   
        if (map != null)   
            return (T)map.get(this);   
  
        // Maps are constructed lazily.  if the map for this thread   
        // doesn't exist, create it, with this ThreadLocal and its   
        // initial value as its only entry.   
        T value = initialValue();   
        createMap(t, value);   
        return value;   
    }   

void createMap(Thread t, T firstValue) {   
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);   
    }

使用场景

ThreadLocal 适用于以下两种场景

每个线程需要有自己单独的实例
实例需要在多个方法中共享，但不希望被多线程共享

存储用户Session

private static final ThreadLocal threadSession = new ThreadLocal();

    public static Session getSession() throws Exception {
        Session s = (Session) threadSession.get();
        try {
            if (s == null) {
                s = getSessionFactory().openSession();
                threadSession.set(s);
            }
        } catch (Exception ex) {
            
        }
        return s;
    }

解决线程安全的问题

Java7中的SimpleDateFormat不是线程安全的（Java8里的java.time.format.DateTimeFormatter是线程安全的，Joda time里的DateTimeFormat也是线程安全的），可以用ThreadLocal来解决这个问题：

public class DateUtil {
    private static ThreadLocal<SimpleDateFormat> format1 = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>() {
        @Override
        protected SimpleDateFormat initialValue() {
            return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        }
    };

    public static String formatDate(Date date) {
        return format1.get().format(date);
    }
}