理解java中的ThreadLocal

理解java中的ThreadLocal

 

一、对ThreadLocal概术

           

JDK API 写道：

该类提供了线程局部 (thread-local) 变量。这些变量不同于它们的普通对应物，因为访问某个变量（通过其 get 或 set 方法）的每个线程都有自己的局部变量，它独立于变量的初始化副本。ThreadLocal 实例通常是类中的 private static 字段，它们希望将状态与某一个线程（例如，用户 ID 或事务 ID）相关联。

二、结合源码理解

可以看到ThreadLocal类中的变量只有这3个int型：

/** */
     private   final   int  threadLocalHashCode  =  nextHashCode();

  
     private   static  AtomicInteger nextHashCode  = new  AtomicInteger();

  
     private   static   final   int  HASH_INCREMENT  =   0x61c88647 ;

    ThreadLocal实例的变量只有 threadLocalHashCode 
    ThreadLocal类的静态变量nextHashCode 和HASH_INCREMENT
    实际上HASH_INCREMENT是一个常量，表示了连续分配的两个ThreadLocal实例的 threadLocalHashCode值的增量，而nextHashCode 的表示了即将分配的下一个ThreadLocal实例的threadLocalHashCode 的值。

   而nextHashCode()方法就是将ThreadLocal类的下一个hashCode值即nextHashCode的值赋给实例的threadLocalHashCode，然后nextHashCode的值增加HASH_INCREMENT这个值。   

     private   static   int  nextHashCode()  {
    return nextHashCode.getAndAdd(HASH_INCREMENT); 
    }

   ThreadLocal有一个ThreadLocalMap静态内部类，你可以简单理解为一个MAP，这个‘Map’为每个线程复制一个变量的‘拷贝’存储其中。

 看一下set()方法:  获取当前线程的引用，从map中获取该线程对应的map，如果map存在更新缓存值，否则创建并存储
  

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

 
 再来看一下get()方法： 首先获取当前线程引用，以此为key去获取响应的ThreadLocalMap，如果此‘Map’不存在则初始化一个，否则返回其中的变量。
  调用get方法如果此Map不存在首先初始化，创建此map，将线程为key，初始化的vlaue存入其中，注意此处的initialValue，我们可以覆盖此方法，在首次调用时初始化一个适当的值，默认是null

  /** */
     public  T get()  {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null)
                return (T)e.value;
        }
        return setInitialValue();
    }

 

/** */
     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;
    }

 

     protected  T initialValue()  {
        return null;
    }

我们来看下ThreadLocalMap静态内部类，在ThreadLocalMap 内部的Entry 是WeakReference

static   class  ThreadLocalMap  {

      
        static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal> {
            /** *//** The value associated with this ThreadLocal. */
            Object value;

            Entry(ThreadLocal k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }
。。。。。

 
ThreadLocal和多线程并发没有什么关系。ThreadLocal模式是为了解决单线程内的跨类跨方法调用的
ThreadLocal不是用来解决对象共享访问问题的，而主要是提供了保持对象的方法和避免参数传递的方便的对象访问方式。一般情况下，通过ThreadLocal.set() 到线程中的对象是该线程自己使用的对象，其他线程是不需要访问的，也访问不到的。各个线程中访问的是不同的对象。

三、例子

引用Tim Cull的博文“SimpleDateFormat: Performance Pig”介绍下ThreadLocal的简单使用，同时也对SimpleDateFormat的使用有个深入的了解。

 

Tim Cull 写道：

   Tim Cull碰到一个SimpleDateFormat带来的严重的性能问题，该问题主要有SimpleDateFormat引发，创建一个 SimpleDateFormat实例的开销比较昂贵，解析字符串时间时频繁创建生命周期短暂的实例导致性能低下。即使将 SimpleDateFormat定义为静态类变量，貌似能解决这个问题，但是SimpleDateFormat是非线程安全的，同样存在问题，如果用 ‘synchronized’线程同步同样面临问题，同步导致性能下降（线程之间序列化的获取SimpleDateFormat实例）。

    Tim Cull使用Threadlocal解决了此问题，对于每个线程SimpleDateFormat不存在影响他们之间协作的状态，为每个线程创建一个SimpleDateFormat变量的拷贝或者叫做副本

import  java.text.DateFormat;  
import  java.text.ParseException;  
import  java.text.SimpleDateFormat;  
import  java.util.Date;  
/** */ /** 
 * 使用ThreadLocal以空间换时间解决SimpleDateFormat线程安全问题。 
 * @author  
 * 
 */   
public   class  DateUtil  {  
      
    private static final String DATE_FORMAT = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss";  
      
    @SuppressWarnings("rawtypes")  
    private static ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal() {  
        protected synchronized Object initialValue() {  
            return new SimpleDateFormat(DATE_FORMAT);  
        }  
    };  
  
    public static DateFormat getDateFormat() {  
        return (DateFormat) threadLocal.get();  
    }  
  
    public static Date parse(String textDate) throws ParseException {  
        return getDateFormat().parse(textDate);  
    }  
}  

创建一个ThreadLocal类变量，这里创建时用了一个匿名类，覆盖了initialValue方法，主要作用是创建时初始化实例。也可以采用下面方式创建

 

     // 第一次调用get将返回null  
     private   static  ThreadLocal threadLocal  =   new  ThreadLocal()；  
     // 获取线程的变量副本，如果不覆盖initialValue，第一次get返回null，故需要初始化一个SimpleDateFormat，并set到threadLocal中  
     public   static  DateFormat getDateFormat()   
     {  
        DateFormat df = (DateFormat) threadLocal.get();  
        if(df==null){  
            df = new SimpleDateFormat(DATE_FORMAT)  
            threadLocal.set(df);  
        }  
        return df;  
    }