ThreadLocal

概述

        ThreadLocal被称为线程局部变量，用于在线程中保存数据。由于在ThreadLocal中保存的数据仅属于当前线程，所以该变量对其他线程而言是隔离的，也就是说该变量是当前线程独有的变量。
ThreadLocal用于在同一个线程间，在不同的类和方法之间共享数据的的场景，也可以用于在不同线程间隔离数据的场景。
ThreadLocal利用Thread中的ThreadLocalMap来进行数据存储。

 

public class Test {
	// 线程局部变量
	public static ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal();
	
	public static void main(String[] args) {

		Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
			
			@Override
			public void run() {
				threadLocal.set("妲己");
				show();
				Sample.dosth();
			}
		},"线程1");
		
		Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
			
			@Override
			public void run() {
				threadLocal.set("后羿");
				show();
				Sample.dosth();
			}
		},"线程2");
		
		t1.start();
		t2.start();
	}
	
	public static void show() {
		String role = threadLocal.get();
		System.out.println("show:"+Thread.currentThread().getName()+"分配角色:" + role);
	}
}

class Sample {
	public static void dosth() {
		String role = Test.threadLocal.get();
		System.out.println("dosth:"+Thread.currentThread().getName()+"分配角色:" + role);
	}
}

 常用方法

 1.存储数据至当前线程的ThreadLocalMap：public void set(T value)

public void set(T value) {
    // 获取当前线程
    Thread t = Thread.currentThread();

	// 获取当前线程的ThreadLocalMap
    ThreadLocalMap map = getMap(t);

	// 存储数据至当前线程的ThreadLocalMap中
	// 使用ThreadLocal对象做key，保存数据value
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    else
        createMap(t, value);
}

2. 从当前线程的ThreadLocalMap中获取数据：public T get()

 

public T get() {
    // 获取当前线程的ThreadLocalMap
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);

    // 使用ThreadLocal对象做key，获取数据(Entry类型)
    if (map != null) {
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    return setInitialValue();
}

 3.从当前线程的ThreadLocalMap中删除数据：public void remove()

在线程池的线程复用场景中，线程执行完毕时一定要调用remove()，避免在线程被重新放入线程池中时被本地变量的旧状态仍然被保存。

public void remove() {
     // 获取当前线程的ThreadLocalMap
     ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
     // 使用当前ThreadLocal对象做key，删除数据
     if (m != null)
         m.remove(this);
}

 ThreadLocal的get()方法、set()方法和remove()方法，其实最终操作的都是ThreadLocalMap类中的数据。

 ThreadLocalMap内部结构

ThreadLocalMap内部数据结构是一个Entry类型的数组。每个Entry对象的key为ThreadLocal对象，value为存储的数据。

static class ThreadLocalMap {
    static class Entry extends WeakReference> {
        Object value;

        Entry(ThreadLocal k, Object v) {
            super(k);
            value = v;
        }
   }
   ...
   private Entry[] table;
   ...
}

 为什么用ThreadLocal做key？

        如果在应用中，一个线程中只使用了一个ThreadLocal对象，那么使用Thread做key也是可以的，代表每个Thread线程对应一个value。

但是，在实际应用程序开发过程中，一个线程中很有可能不只使用了一个ThreadLocal对象。这时使用Thread做key就会产生混淆。

所以，不能使用Thread做key，而应该改成用ThreadLocal对象做key，这样才能通过具体ThreadLocal对象的get()方法，获取到当前线程的ThreadLocalMap，然后进一步获取到对应的Entry。

ThreadLocalMap如何查找数据？

        当我们使用ThreadLocal获取当前线程中保存的Value数据时，是以ThreadLocal对象作为Key，通过访问Thread当前线程对象的内部ThreadLocalMap集合来获取到Value。
ThreadLocalMap集合的底层数据结构使用Entry[]数组保存Key-Value键值对数据。所以，当通过ThreadLocal的get、set()、remove()等方法，访问ThreadLocalMap时，最终都会通过一个下标，来完成对数组中的元素访问。

int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);

 通过key的“hashCode值”跟"数组的长度减1" 做“&按位与”运算。其中key就是ThreadLocal对象。这种计算方式，相当于用“hashCode值”跟“数组的长度”进行“%取余”运算。
假设：len=16，key.threadLocalHashCode=31
hash & len-1的计算结果与hash % len的计算结果一直，均为15，但是“&按位与”运算的效率更高。

 父子线程如何共享数据?

        在实际工作中，有可能需要在父子线程中共享数据的。即：在父线程中往ThreadLocal设置了值，在子线程中能够获取到。

public class ThreadLocalTest {

    public static void main(String[] args) {
        ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal();
		threadLocal.set("天王盖地虎");
		System.out.println("main主线程:"+threadLocal.get());
		
		Thread thread = new Thread(new Runnable() {
			
			@Override
			public void run() {
				System.out.println("子线程:"+threadLocal.get());
			}
		});
		thread.start();
    }
}

 结果：

main:天王盖地虎

子线程:null

在这种情况下使用ThreadLocal是行不通的。main方法是在主线程中执行的，相当于父线程。在main方法中开启了另外一个线程，相当于子线程。两个线程对象，各自拥有不同的ThreadLocalMap。应该使用InheritableThreadLocal，它是JDK自带的类，继承了ThreadLocal类。
 

        

public class ThreadLocalTest {

    public static void main(String[] args) {
    	InheritableThreadLocal threadLocal = new InheritableThreadLocal();
		threadLocal.set("天王盖地虎");
		System.out.println("main主线程:"+threadLocal.get());
		
		Thread thread = new Thread(new Runnable() {
			
			@Override
			public void run() {
				System.out.println("子线程:"+threadLocal.get());
			}
		});
		thread.start();
    }
}

 

main:天王盖地虎

子线程:天王盖地虎

ThreadLocal如何避免内存泄露？

        使用完毕后，在finally调用ThreadLocal对象的remove()方法。

        需要特别注意的地方是：一定要在finally代码块中，调用remove()方法清理没用的数据。如果业务代码出现异常，也能及时清理没用的数据。
remove()方法中会把Entry中的key和value都设置成null，这样就能被GC及时回收，无需触发额外的清理机制，所以它能解决内存泄露问题。