Java并发工具类-ThreadLocal详解

ThreadLocal简介

ThreadLocal是一个线程的局部变量,在多线程环境下,每个线程针对ThreadLocal的操作,都只会影响到自己本身的值,并不会对其他线程产生影响,从而解决一部分线程安全性问题,下面是jdk对这个工具类的描述

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。

ThreadLocal API

• protected T initialValue()

  用于返回此线程局部变量当前线程的初始值,通常需要重写这个方法给线程赋初始值

• public T get()

  返回此线程局部变量的当前线程副本中的值。如果变量没有用于当前线程的值，则先将其初始化为调用 initialValue() 方法返回的值。

• public void set(T value)

  将此线程局部变量的当前线程副本中的值设置为指定值

• public void remove()

  移除此线程局部变量当前线程的值。如果此线程局部变量随后被当前线程读取，且这期间当前线程没有设置其值，则将调用其 initialValue() 方法重新初始化其值。这将导致在当前线程多次调用 initialValue 方法。

ThreadLocal简单样例

通过ThreadLocal实现一个每个现在之间相互独立的计数器

package thread.concurrentutil ;

/**
 * ThreadLocal使用测试
 * @author Administrator
 *
 */
public class ThreadLocalDemo {

    private ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<Integer>() {
        /**
         * 重写这个方法给Value赋初始值
         */
        @Override
        protected Integer initialValue() {
            return new Integer(0) ;
        }
    } ;

    /**
     * 每个线程调用getNext方法时,获取的都是从0开始递增计数器,且彼此之间互不影响
     * @return
     */
    public Integer getNext() {
        int value = threadLocal.get() ;
        threadLocal.set(value + 1) ;
        return value ;
    }

    public static void main(String [] args) {
        ThreadLocalDemo demo = new ThreadLocalDemo() ;
        // 通过匿名内部类的方式实现两个线程
        new Thread() {

            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + demo.getNext()) ;
                    try {
                        Thread.sleep(1000) ;
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace() ;
                    }
                }
            }
        }.start() ;

        new Thread() {

            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + demo.getNext()) ;
                    try {
                        Thread.sleep(2000) ;
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace() ;
                    }
                }
            }
        }.start() ;

    }

}

运行结果:

Thread-0:0
Thread-1:0
Thread-0:1
Thread-1:1
Thread-0:2
Thread-0:3
Thread-1:2
Thread-0:4

从上面的运行结果可以看出,每个线程在使用getNext方法获取下一个计数时,都是自身的计数器,且线程之间互相不影响

ThreadLocal实现原理

ThreadLocal的实现原理其实很简单,针对每一个线程都会有一个ThreadLocalMap与之绑定,这个ThreadLocalMap以当前的ThreadLocal为key,当前线程的value值为value,这些可以通过看下jdk源码

首先看下ThreadLocal的get方法的实现

 public T get() {
        // 获取当前线程
        Thread t = Thread.currentThread();
        // 获取当前线程绑定的ThreadLocalMap,这里获取的是t.threadLocals
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        // 根据当前的ThreadLocalMap获取当前线程的value
        if (map != null) {
            // this这里表示当前的ThreadLocal对象
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        // 如果ThreadLocalMap为空的话,会调用setInitialValue返回初始值,并生成一个ThreadLocalMap与当前的线程t进行绑定
        return setInitialValue();
    }

setInitialValue方法详解

private T setInitialValue() {
        // initialValue这个方法需要我们重写,用来给ThreadLocal设置初始值,以避免在调用get()方法时报错
        T value = initialValue();
        Thread t = Thread.currentThread();
        // 获取当前线程绑定的ThreadLocalMap
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            /*
             * 如果当前线程没有绑定的ThreadLocalMap,就通过createMap创建一个map并绑定到当前线程上
             * t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); //此处新建一个       ThreadLocalMap并绑定到当前线程上
             */
            createMap(t, value);
        return value;
    }

set方法详解

    /**
     * set方法其实很简单,ThreadLocalMap如果不存在就新建,并将这个值设进去
     * ThreadLocalMap如果存在,就通过map.set(this, value);更新这个值
     * map.set(this, value)这个方法就等同于HashMap中的put(K,V)
     */
    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

remove方法

/**
 * 移除当前的ThreadLocal里面的值
 * 如果没有重新set的话,下次调用get方法获取到的就是初始值
 */
    public void remove() {
         ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
         if (m != null)
             m.remove(this);
     }