Java并发编程-ThreadLocal线程局部变量的使用和原理

1.什么是ThreadLocal

       ThreadLocal顾名思义是线程局部变量。这种变量和普通的变量不同，这种变量在每个线程中通过get和set方法访问， 每个线程有自己独立的变量副本。线程局部变量不存在多个线程同时对同一个变量的操作，所以不会有线程安全问题。

2.ThreadLocal变量的使用

public class ThreadLocalDemo {
    private ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<Integer>(){

        // 初始化局部变量的值
        @Override
        protected Integer initialValue() {
            return new Integer(0);
        }
    };

    public Integer getNext() {
        Integer value = threadLocal.get();
        value++;
        threadLocal.set(value);
        return value;
    }

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
        final ThreadLocalDemo demo = new ThreadLocalDemo();
        executor.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + demo.getNext());
                }
            }
        });

        executor.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + demo.getNext());
                }
            }
        });
    }
}
3.ThreadLocal原理

     ThreadLocal类中有一个ThreadLoalMap静态内部类，ThreadLoalMap中又有一个Entry静态内部类，代表真实的键值对，其中以ThreadLocal实例为key，要保存在的值为value，Entry类继承了WeakReference，以便于当key为null时加快垃圾回收。ThreadLocal的原理主要看懂get()，set()和initialValue()三个方法就可以了。下来我们来看看源代码的实现：

public T get() {
        // 获取当前线程
        Thread t = Thread.currentThread();
        // 获得和该线程关联的ThreadLocalMap
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        // 如果map不为空
        if (map != null) {
            // 获得以此ThreadLocal为key的键值对
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null)
                // 返回对应键的值
                return (T)e.value;
        }
        // 为空，则调用初始化方法
        return setInitialValue();
    }

 ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        // 每个线程类中引用了一个ThreadLocalMap类型的变量
        // 返回当前线程绑定的threadLocals变量
        return t.threadLocals;
    }

private T setInitialValue() {
        // 如果initialValue方法进行初始化
        // 如果子类复写了该方法，调用子类的方法，否则返回null
        T value = initialValue();
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        // 如果map不为空则设值
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            // 否则创建一个新的map
            createMap(t, value);
        return value;
    }

protected T initialValue() {
        // 该方法被子类复写
        return null;
    }

void createMap(Thread t, T firstValue) {
        // 以当前线程和值构造新的ThreadLocalMap对象
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
 }

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