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初识ThreadLocal

今天来学习Java中的ThreadLocal,也叫作本地变量,主要有以下知识点:

基本使用
源码解析
使用场景

概述

ThreadLocal ,很多地方叫做线程本地变量。

ThreadLocal在每个线程中为变量创建一个副本,即每个线程内部都会有一个该变量,且在线程内部任何地方都可以使用,线程之间互不影响,这样一来就不存在线程安全问题,也不会严重影响程序执行性能。

源码解析

ThreadLocal类提供的几个方法:

public T get() {}
public void set(T value) {}
public void remove() {}
protected T initialValue() {}

get() 方法是用来获取ThreadLocal在当前线程中保存的变量副本.

set() 用来设置当前线程中变量的副本.

remove() 用来移除当前线程中变量的副本.

initialValue() 是一个protected方法,一般是用来在使用时进行重写.

首先我们来看一下ThreadLocal类是如何为每个线程创建一个变量的副本的。

1.先看下 get 方法的实现:

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

第一句是取得当前线程,然后通过 getMap(t) 方法获取到一个map,map的类型为 ThreadLocalMap

然后接着下面获取到 <key,value> 键值对,注意这里获取键值对传进去的是this,而不是当前线程t。

如果获取成功,则返回value值。

如果map为空,则调用 setInitialValue 方法返回value。

2.接着看一下 getMap 方法中做了什么:

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

getMap 中,是调用当前线程t,返回当前线程t中的一个成员变量 threadLocals

3.那么我们继续取Thread类中取看一下成员变量 threadLocals 是什么:

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

实际上就是一个 ThreadLocalMap ,这个类型是ThreadLocal类的一个 内部类 ,我们继续取看 ThreadLocalMap 的实现:

static class ThreadLocalMap {

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

        Entry(ThreadLocal k, Object v) {
            super(k);
            value = v;
            
        }
    }
}

可以看到 ThreadLocalMap 的Entry继承了WeakReference,并且 使用ThreadLocal作为键值

4.然后再继续看 setInitialValue 方法的具体实现:

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;
    
}

很容易了解,就是如果map不为空,就设置键值对,为空,再创建Map,看一下 createMap 的实现:

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

至此,可能大部分朋友已经明白了ThreadLocal是如何为每个线程创建变量的副本的:

首先,在 每个线程Thread内部有一个ThreadLocal.ThreadLocalMap类型的成员变量threadLocals ,这个threadLocals就是用来存储实际的变量副本的,key值为当前ThreadLocal变量,value为变量副本(即T类型的变量)。

初始时,在Thread里面,threadLocals为空,当通过ThreadLocal变量调用get()方法或者set()方法,就会对Thread类中的threadLocals进行初始化,并且 以当前ThreadLocal变量为键值,以ThreadLocal要保存的副本变量为value,存到threadLocals。 然后在当前线程里面,如果要使用副本变量,就可以通过get方法在threadLocals里面查找。

总结

  • 每个Thread维护着一个ThreadLocalMap的引用
  • ThreadLocalMap是ThreadLocal的内部类,用Entry来进行存储
  • 调用ThreadLocal的set()方法时,实际上就是往ThreadLocalMap设置值,key是ThreadLocal对象,值是传递进来的对象
  • 调用ThreadLocal的get()方法时,实际上就是往ThreadLocalMap获取值,key是ThreadLocal对象
  • ThreadLocal本身并不存储值,它只是作为一个key来让线程从ThreadLocalMap获取value

使用场景

最常见的ThreadLocal使用场景为用来解决数据库连接、Session管理等。

数据库连接

private static ThreadLocal<Connection> connectionHolder = new ThreadLocal<Connection>(){
    
    public Connection initialvalue () {
      return DriverManager.getConnection(DB_URL);
}
    public static Connection getConnection () {
      return connectionHolder.get();
   }
};

有关多线程的知识暂时先到这里,后面有时间再补充!

原文  https://segmentfault.com/a/1190000020833951
正文到此结束
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