深入理解 `ThreadLocal` 的 `set` 和 `get` 方法

ThreadLocal 类在 Java 并发编程中非常有用，它允许每个线程拥有自己独立的变量副本。本文将详细讲解 ThreadLocal 的 set 和 get 方法的工作原理，并通过示例代码说明线程如何使用多个 ThreadLocal 实例。

ThreadLocal 的 set 和 get 方法原理

set 方法

ThreadLocal 的 set 方法用于将值存储到当前线程的 ThreadLocalMap 中。其主要步骤如下：

1. 获取当前线程：
   set 方法首先通过 Thread.currentThread() 获取当前执行的线程实例。

2. 获取线程的 ThreadLocalMap：
   每个线程都有一个 ThreadLocalMap，它是一个用于存储 ThreadLocal 变量的容器。ThreadLocalMap 是 Thread 类的一个私有成员变量。

3. 将 ThreadLocal 实例作为键存储：
   ThreadLocal 的 set 方法使用当前 ThreadLocal 实例作为键，将指定的值存储到线程的 ThreadLocalMap 中。键是 ThreadLocal 实例的引用，值是线程局部变量的值。

4. 处理 ThreadLocalMap 的内部存储：
   ThreadLocalMap 使用弱引用来保存 ThreadLocal 实例，这样当 ThreadLocal 实例不再被引用时，可以自动回收。

get 方法

ThreadLocal 的 get 方法用于从当前线程的 ThreadLocalMap 中检索值。其主要步骤如下：

1. 获取当前线程：
   get 方法通过 Thread.currentThread() 获取当前线程实例。

2. 获取线程的 ThreadLocalMap：
   从当前线程实例中获取 ThreadLocalMap。

3. 从 ThreadLocalMap 中读取值：
   根据调用 get 方法的 ThreadLocal 实例作为键，从线程的 ThreadLocalMap 中获取对应的值。

示例代码

下面的代码演示了如何在不同线程中使用 ThreadLocal：

public class ThreadLocalExample {
    // 定义一个 ThreadLocal
    private static final ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread threadA = new Thread(() -> {
            // 线程 A 设置自己的值
            threadLocal.set("Thread A's value");
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + threadLocal.get());
        });

        Thread threadB = new Thread(() -> {
            // 线程 B 设置自己的值
            threadLocal.set("Thread B's value");
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + threadLocal.get());
        });

        threadA.start();
        threadB.start();

        threadA.join();
        threadB.join();
    }
}

使用多个 ThreadLocal 实例

当一个线程使用多个 ThreadLocal 实例时，ThreadLocalMap 会将每个 ThreadLocal 实例作为键进行存储。以下示例展示了如何使用多个 ThreadLocal 实例：

public class MultiThreadLocalExample {
    // 定义多个 ThreadLocal
    private static final ThreadLocal<String> threadLocalA = new ThreadLocal<>();
    private static final ThreadLocal<Integer> threadLocalB = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread threadA = new Thread(() -> {
            // 线程 A 设置值
            threadLocalA.set("Thread A's value");
            threadLocalB.set(123);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - A: " + threadLocalA.get() + ", B: " + threadLocalB.get());
        });

        Thread threadB = new Thread(() -> {
            // 线程 B 设置值
            threadLocalA.set("Thread B's value");
            threadLocalB.set(456);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - A: " + threadLocalA.get() + ", B: " + threadLocalB.get());
        });

        threadA.start();
        threadB.start();

        threadA.join();
        threadB.join();
    }
}

解释

在上面的示例中，每个线程都分别创建和设置了 ThreadLocal 变量。由于 ThreadLocal 提供了线程隔离，每个线程在 ThreadLocalMap 中的存储是独立的，其他线程的 ThreadLocal 不会影响到当前线程的 ThreadLocal。

• threadLocalA 和 threadLocalB 是不同的 ThreadLocal 实例。
• 每个线程在其 ThreadLocalMap 中会存储 threadLocalA 和 threadLocalB 的值。

总结

ThreadLocal 的 set 和 get 方法提供了线程局部变量的存储和检索机制。每个线程维护自己的 ThreadLocalMap，即使使用相同的 ThreadLocal 实例，不同线程间的数据也不会互相干扰。理解 ThreadLocal 的内部工作机制有助于更好地管理线程局部数据和提高并发编程的效率。