ThreadLocal类解析

前言

最近在看并发编程艺术这本书，对看书的一些笔记及个人工作中的总结。

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今天看NBA比赛，虽然输了，但是老詹一直是我偶像。

概念：线程局部变量，是一种多线程间并发访问变量的解决方案。与其synchronized等加锁的方式不同，ThreadLocal完全不提供锁，而使用以空间换时间的手段，为每个线程提供变量的独立副本，以保障线程安全。

先看一个demo：

public class ThreadLocalTest {

    public static ThreadLocal th = new ThreadLocal<>();

    public void setTh(String value){
        th.set(value);
    }
    public void getTh(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + this.th.get());
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        final ThreadLocalTest ct = new ThreadLocalTest();
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            ct.setTh("张三");
            ct.getTh();
        }, "t1");

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            try {
                Thread.sleep(2000);
                ct.setTh("李四");
                System.out.println("222");
                ct.getTh();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, "t2");

        t1.start();
        t2.start();
    }
}

结果：

t1:张三
222
t2:李四

发现t1线程和t2线程设置的value值互不影响。

实际运用场景
之前在工作中为了统计一个方法每个线程的响应总时间使用了ThreadLocal来做的，就是在进入方法的时候记录一个时间，方法结束的时候记录一个时间，将时间差se到ThreadLocal中。这边就不写具体的demo了。

ThreadLocal的底层实现
从线程Thread的角度来看，每个线程内部都会持有一个对ThreadLocalMap实例的引用，ThreadLocalMap实例相当于线程的局部变量空间，存储着线程各自的数据。
我们在上面的demo中了解了ThreadLocal的二个重要方法，set和get方法，看其源码实现：

    /**
     * Sets the current thread's copy of this thread-local variable
     * to the specified value.  Most subclasses will have no need to
     * override this method, relying solely on the {@link #initialValue}
     * method to set the values of thread-locals.
     *
     * @param value the value to be stored in the current thread's copy of
     *        this thread-local.
     */
public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);//0
        if (map != null)
            map.set(this, value); //1
        else
            createMap(t, value); //2
}

getMap方法：

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

threadLocals是 ThreadLocal类维护的一个ThreadLocalMap一个实例，我们知道每个线程都持有该ThreadLocalMap的实例引用，

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

/**
  * Create the map associated with a ThreadLocal. Overridden in
  * InheritableThreadLocal.
  *
  * @param t the current thread
  * @param firstValue value for the initial entry of the map
  */
void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); //当前线程的threadLocals引用
}

/**
  * Construct a new map initially containing (firstKey, firstValue).
  * ThreadLocalMaps are constructed lazily, so we only create
  * one when we have at least one entry to put in it.
  */
ThreadLocalMap(ThreadLocal firstKey, Object firstValue) {
            table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
            int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);
            table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);
            size = 1;
            setThreshold(INITIAL_CAPACITY);
}

将ThreadLocal实例和value值封装成Entry对象。

调试：

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图片.png

this就是当前对象的ThreadLocal对象，也就是ThreadLocal@609对象。

图片.png

以上的结论是自己调试的结果，可能有很多的错误，希望指正。

根据调试我大概说一下自己的理解，每个线程底层都维护了一个ThreadLocalMap对象，key是根据int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);生成一个i值，每个线程生成的i都一致（比如我们demo中生成的 i是5），value就是我们设置的值，比如说这个demo的张三和李四，然后ThreadLocalMap都保存ThreadLocal的引用。

get方法的时候直接根据当前的ThreadLocal引用对象，获取当前线程的ThreadLocalMap，然后获得具体的value值。自己画个简单的图。

图片.png