「Java 路线」| ThreadLocal

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Hi，我是丑丑。本文 「Java 路线」| 导读 —— 他山之石，可以攻玉 已收录，这里有 Android 进阶成长路线笔记 & 博客，欢迎跟着彭丑丑一起成长。（联系方式在 GitHub）

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前言

• ThreadLocal 是解决多线程并发安全的一种解决方案，与 synchronized 有本质区别；
• 在这篇文章里，我将献上 ThreadLocal 的使用方法 & 源码分析。如果能帮上忙，请务必点赞加关注，这真的对我非常重要。

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目录

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1. 前置知识

这篇文章的内容会涉及以下前置 / 相关知识，贴心的我都帮你准备好了，请享用~

• 并发编程： 「Java 路线」| 并发编程的基础概念

• 引用： 「Java 路线」| 引用类型 & Finalizer 机制

• 哈希表： 【点赞催更】

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2. 简介

2.1 定义

ThreadLocal 是一种 Thread-Specific Storage 的多线程编程模式，即：一个入口为多个线程分配不同的副本。由于线程间在某一时刻访问的并非同一个对象，这样就避免了多线程的数据共享，也就避免了并发安全问题。

2.2 使用场景

• 以空间换时间： 相对于Synchronized 等互斥锁避免了上下文切换损耗，有助于提高吞吐量；

• 线程级别的单例： 一般的单例对象是进程单例的，使用 ThreadLocal 可以轻松实现线程级别单例；

• 共享参数： 如果一个模块有非常多地方需要使用同一个变量，相比于在每个方法中重复传递同一个参数，使用 ThreadLocal 作为一个全局变量也许是另一种选择方式。

2.3 编程规约

记得吗？《阿里巴巴Java开发手册》中提到过关于 ThreadLocal 的编程规约，如下所示：

• 5.【强制】SimpleDateFormate 是线程不安全的类，一般不要定义为 static 变量，如果定义为static，必须加锁，或者使用 DateUtils 工具类。正例：

private static final ThreadLocal df = new ThreadLocal(){
    @Override
    protected DateFormat initialValue(){
        return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
    }
};

说明： 如果是JDK8的应用，可以使用 Instant 代替 Date，LocalDateTime 代替 Calendar，DateTimeFormatter 代替 SimpleDateFormat，官方给出的解释：simple beautiful strong immutable thread-safe.

• 15.【参考】（原文过于啰嗦，以下为笔者转述）ThreadLocal 变量建议使用 static 修饰，可以保证变量在类初始化时创建，所有类实例可以共享同一个静态变量。

提示： 在 第 4 节 使用示例 中，ThreadLocal 变量就是使用 static 修饰的。

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3. 使用介绍

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4. 使用示例

作为一枚 Android 党，我就以熟悉的 Handler 机制中对 ThreadLocal 的应用作为例子：

android.os.Looper.java

public class Looper {

    1、静态 ThreadLocal 变量，所有类实例共享同一个 ThreadLocal 变量
    static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();

    private static void prepare(boolean quitAllowed) {
        if (sThreadLocal.get() != null) {
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
        }
        
        2、设置 ThreadLocal 变量的值
        sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
    }

    public static Looper myLooper() {
        3、获取 ThreadLocal 变量的值
        return sThreadLocal.get();
    }

    public static void prepare() {
        prepare(true);
    }
    ...
}

要点如下：

• 1、ThreadLocal 被声明为 static final变量，泛型参数为 Looper，表示 ThreadLocal 变量接受 Looper类型的值；
• 2、Looper.prepare() 中调用ThreadLocal#set()设置 当前线程 的 Looper；
• 3、Looper.myLooper()中调用ThreadLocal#get()获取 当前线程 的 Looper。

我们可以画出 Looper 中访问 ThreadLocal 的 Timethreads 图，不同线程访问的是不同的 Looper 对象，线程间不存在共享资源：

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5. 源码分析

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6. 总结

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参考资料

• 《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践（第3版）》 —— 周志明 著
• 《Java并发编程的艺术》 —— 方腾飞，魏鹏，程晓明 著
• 《数据结构与算法分析 — Java语言描述》 [美]Mark Allen Weiss 著
• 《阿里巴巴Java开发手册》 杨冠宝 编著

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