Java并发知识ThreadLocal

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ThreadLocal简介：

ThreadLocal是一个线程内部的数据储存类，为每个线程都提供了变量的副本，使得每个线程在某一时间訪问到的并非同一个对象，这样就隔离了多个线程对数据的数据共享。

ThreadLocal的使用：

ThreadLocal类中有几个重要方法：

1、void set(T value);设置当前线程的线程局部变量的值:

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

ThreadLocal中存储数据调用的是set(T value)方法(T是什么？泛型)

2、public Object get()； 返回当前线程所对应的线程局部变量

 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();
    }

如果当前线程获取到的局部变量为空，那么就会走到 setInitialValue();方法 那我们看一下这个方法里面到底做了那些操作：

 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;
    }

代码片段可以看出在setInitialValue()中做3个步骤：

（1）、调用initialValue()对value进行初始化：返回该线程局部变量的初始值，该方法是一个protected的方法，显然是为了让子类覆盖而设计的。这个方法是一个延迟调用方法，在线程第1次调用get()或set(Object)时才执行，并且仅执行1次。ThreadLocal中的缺省实现直接返回一个null

 protected T initialValue() {
        return null;
    }

（2）、调用getMap(t);通过当前线程对象去获取ThreadLocalMap对象

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

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

（3）、根据判断条件执行map.set(this, value);或者createMap(t, value);

map.set(this, value)

    private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {

            // We don't use a fast path as with get() because it is at
            // least as common to use set() to create new entries as
            // it is to replace existing ones, in which case, a fast
            // path would fail more often than not.

            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;
            int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);

            for (Entry e = tab[i];
                 e != null;
                 e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
                ThreadLocal<?> k = e.get();

                if (k == key) {
                    e.value = value;
                    return;
                }

                if (k == null) {
                    replaceStaleEntry(key, value, i);
                    return;
                }
            }

            tab[i] = new Entry(key, value);
            int sz = ++size;
            if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
                rehash();
        }

注意到这里TheradLocal是key，而非Thread，映射关系也并非保存在ThreadLocal中，而是保存在每个Thread中。ThreadLocal所关心的仅仅是自己的hash值和弱引用。Thread内部保存着这个内部类的引用。

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createMap(t, value)

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

在上面的方法中可以看出返回ThreadLocalMap 瞅瞅源码:

image.png

可以看到有个Entry内部静态类，它继承了WeakReference，总之它记录了两个信息，一个是ThreadLocal<?>类型，一个是Object类型的值。getEntry方法则是获取某个ThreadLocal对应的值，set方法就是更新或赋值相应的ThreadLocal对应的值。

image.png
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回顾我们的get方法，其实就是拿到每个线程独有的ThreadLocalMap然后再用ThreadLocal的当前实例，拿到Map中的相应的Entry，然后就可以拿到相应的值返回出去。当然，如果Map为空，还会先进行map的创建，初始化等工作。

最后举个简单例子：

// 给每个线程进行了隔离， 相当于 给每一个线程 Copy了一份副本一样
public class TestThreadLocal {

    static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<String>() {
        @Override
        protected String initialValue() {
            return "雄霸";
        }
    };

    private static class StudentThread extends Thread {

        @Override
        public void run() {
            super.run();
            // 首次拿 雄霸
            // 非常明确 1.获取当前是那个线程   2.ThreadLocalMap
            threadLocal.get(); // 雄霸
            String threadName = currentThread().getName();
            threadLocal.set("步惊云");
            // get 永远都是再 StudentThread 线程修改的的
            System.out.println("threadName:" + threadName + " get:" + threadLocal.get()); // 步惊云
        }
    }

    private static class WorkderThread extends Thread {

        @Override
        public void run() {
            super.run();
            String threadName = currentThread().getName();
            System.out.println("threadName:" + threadName + " get:" + threadLocal.get()); // 雄霸
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new StudentThread().start();
        new WorkderThread().start();

        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println("threadName:" + threadName + " get:" + threadLocal.get());
    }
}