ThreadLocal用法详解和原理

一、用法

ThreadLocal用于保存某个线程共享变量：对于同一个static ThreadLocal，不同线程只能从中get，set，remove自己的变量，而不会影响其他线程的变量。

1、ThreadLocal.get: 获取ThreadLocal中当前线程共享变量的值。

2、ThreadLocal.set: 设置ThreadLocal中当前线程共享变量的值。

3、ThreadLocal.remove: 移除ThreadLocal中当前线程共享变量的值。

4、ThreadLocal.initialValue: ThreadLocal没有被当前线程赋值时或当前线程刚调用remove方法后调用get方法，返回此方法值。

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package com.coshaho.reflect;   /**  * ThreadLocal用法  * @author coshaho  *  */ public class MyThreadLocal {     private static final ThreadLocal<Object> threadLocal = new ThreadLocal<Object>(){         /**          * ThreadLocal没有被当前线程赋值时或当前线程刚调用remove方法后调用get方法，返回此方法值          */         @Override         protected Object initialValue()         {             System.out.println("调用get方法时，当前线程共享变量没有设置，调用initialValue获取默认值！");             return null;         }     };           public static void main(String[] args)     {         new Thread(new MyIntegerTask("IntegerTask1")).start();         new Thread(new MyStringTask("StringTask1")).start();         new Thread(new MyIntegerTask("IntegerTask2")).start();         new Thread(new MyStringTask("StringTask2")).start();     }           public static class MyIntegerTask implements Runnable     {         private String name;                   MyIntegerTask(String name)         {             this.name = name;         }           @Override         public void run()         {             for(int i = 0; i < 5; i++)             {                 // ThreadLocal.get方法获取线程变量                 if(null == MyThreadLocal.threadLocal.get())                 {                     // ThreadLocal.et方法设置线程变量                     MyThreadLocal.threadLocal.set(0);                     System.out.println("线程" + name + ": 0");                 }                 else                 {                     int num = (Integer)MyThreadLocal.threadLocal.get();                     MyThreadLocal.threadLocal.set(num + 1);                     System.out.println("线程" + name + ": " + MyThreadLocal.threadLocal.get());                     if(i == 3)                     {                         MyThreadLocal.threadLocal.remove();                     }                 }                 try                 {                     Thread.sleep(1000);                 }                 catch (InterruptedException e)                 {                     e.printStackTrace();                 }             }           }               }           public static class MyStringTask implements Runnable     {         private String name;                   MyStringTask(String name)         {             this.name = name;         }           @Override         public void run()         {             for(int i = 0; i < 5; i++)             {                 if(null == MyThreadLocal.threadLocal.get())                 {                     MyThreadLocal.threadLocal.set("a");                     System.out.println("线程" + name + ": a");                 }                 else                 {                     String str = (String)MyThreadLocal.threadLocal.get();                     MyThreadLocal.threadLocal.set(str + "a");                     System.out.println("线程" + name + ": " + MyThreadLocal.threadLocal.get());                 }                 try                 {                     Thread.sleep(800);                 }                 catch (InterruptedException e)                 {                     e.printStackTrace();                 }             }         }               } <strong>} </strong>

运行结果如下：

?

调用get方法时，当前线程共享变量没有设置，调用initialValue获取默认值！

线程IntegerTask1: 0

调用get方法时，当前线程共享变量没有设置，调用initialValue获取默认值！

线程IntegerTask2: 0

调用get方法时，当前线程共享变量没有设置，调用initialValue获取默认值！

调用get方法时，当前线程共享变量没有设置，调用initialValue获取默认值！

线程StringTask1: a

线程StringTask2: a

线程StringTask1: aa

线程StringTask2: aa

线程IntegerTask1: 1

线程IntegerTask2: 1

线程StringTask1: aaa

线程StringTask2: aaa

线程IntegerTask2: 2

线程IntegerTask1: 2

线程StringTask2: aaaa

线程StringTask1: aaaa

线程IntegerTask2: 3

线程IntegerTask1: 3

线程StringTask1: aaaaa

线程StringTask2: aaaaa

调用get方法时，当前线程共享变量没有设置，调用initialValue获取默认值！

线程IntegerTask2: 0

调用get方法时，当前线程共享变量没有设置，调用initialValue获取默认值！

线程IntegerTask1: 0

二、原理

线程共享变量缓存如下：

Thread.ThreadLocalMap<ThreadLocal, Object>;

1、Thread: 当前线程，可以通过Thread.currentThread()获取。

2、ThreadLocal：我们的static ThreadLocal变量。

3、Object: 当前线程共享变量。

我们调用ThreadLocal.get方法时，实际上是从当前线程中获取ThreadLocalMap<ThreadLocal, Object>，然后根据当前ThreadLocal获取当前线程共享变量Object。

ThreadLocal.set，ThreadLocal.remove实际上是同样的道理。

 

这种存储结构的好处：

1、线程死去的时候，线程共享变量ThreadLocalMap则销毁。

2、ThreadLocalMap<ThreadLocal,Object>键值对数量为ThreadLocal的数量，一般来说ThreadLocal数量很少，相比在ThreadLocal中用Map<Thread, Object>键值对存储线程共享变量（Thread数量一般来说比ThreadLocal数量多），性能提高很多。

 

关于ThreadLocalMap<ThreadLocal, Object>弱引用问题：

当线程没有结束，但是ThreadLocal已经被回收，则可能导致线程中存在ThreadLocalMap<null, Object>的键值对，造成内存泄露。（ThreadLocal被回收，ThreadLocal关联的线程共享变量还存在）。

虽然ThreadLocal的get，set方法可以清除ThreadLocalMap中key为null的value，但是get，set方法在内存泄露后并不会必然调用，所以为了防止此类情况的出现，我们有两种手段。

1、使用完线程共享变量后，显示调用ThreadLocalMap.remove方法清除线程共享变量；

2、JDK建议ThreadLocal定义为private static，这样ThreadLocal的弱引用问题则不存在了。

 

源码分析参考：

http://qifuguang.me/2015/09/02/[Java%E5%B9%B6%E5%8F%91%E5%8C%85%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E4%B8%83]%E8%A7%A3%E5%AF%86ThreadLocal/