JAVA并发编程(2):ThreadLocal的使用以及实现原理

1.使用

ThreadLocal是java中的线程本地变量，如果创建了一个ThreadLocal变量，那么多线程中，每个线程都会拥有一个该变量的副本，具体使用方法如下：

public class ThreadLocalTest {
    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(ThreadLocalTest.class);

    private static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                threadLocal.set("thread1 local");
                LOGGER.info(threadLocal.get());
                threadLocal.remove();
                LOGGER.info(threadLocal.get());
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                threadLocal.set("thread2 local");
                LOGGER.info(threadLocal.get());
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

输出：

19:24:20.720 [Thread-1] INFO com.example.demo.ThreadLocalTest - thread2 local
19:24:20.720 [Thread-0] INFO com.example.demo.ThreadLocalTest - thread1 local
19:24:20.723 [Thread-0] INFO com.example.demo.ThreadLocalTest - null

可以看到两个线程中的ThreadLocal变量互不干扰

2.原理

 

 其类图如上，可以看到在每个线程中都有一个用于存储线程本地变量的Map,接下里分析ThreadLocal最重要的三个方法，看看ThreadLocal如何与ThreadLocalMap交互：

（1）set方法

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

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

 

set方法就是将值保存到当前调用该方法的线程ThreadLocalMap变量中，其中key为ThreadLocal引用，value为要保存的值，这样就可以解释为什么ThreadLocal变量能够在每个线程中互不干扰，因为保存在不同线程的ThreadLocalMap中。

（2）get方法

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

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;
}

protected T initialValue() {
    return null;
}

get方法则是从调用该方法的当前线程中拿到ThreadLocalMap，并以ThreadLocal为key，获取对应的值，其中如果没有获取到对应的value,则返回默认值null

（3）remove方法

public void remove() {
         ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
         if (m != null)
             m.remove(this);
     }

remove方法也不如所料，从当前线程中的ThreadLocalMap中删除对应的ThreadLocal变量。

分析完源码，可以看到ThreadLocal本质上只是一个外壳类，不保存数据，数据都保存在Thread类中的ThreadLocalMap中，其中ThreadLocalMap并没有使用集合中的HashMap,而是实现了一个简单的开发地址法的Map。