ThreadLocal

基本使用

ThreadLocal 的作用是：提供线程内的局部变量，不同的线程之间不会相互干扰，这种变量在线程的生命周期内起作用，减少同一个线程内多个函数或组件之间一些公共变量传递的复杂度，降低耦合性。

方法声明	描述
ThreadLocal()	创建ThreadLocal对象
public void set( T value)	设置当前线程绑定的局部变量
public T get()	获取当前线程绑定的局部变量
public void remove()	移除当前线程绑定的局部变量

简单使用：

public class MyDemo { private String content; private String getContent() {  return content; } private void setContent(String content) {  this.content = content; } public static void main(String[] args) {  MyDemo demo = new MyDemo();  for (int i = 0; i < 5; i++) {   Thread thread = new Thread(new Runnable() {    @Override    public void run() {     demo.setContent(Thread.currentThread().getName() + "的数据");     System.out.println("-----------------------");    		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + demo.getContent());    }   });   thread.setName("线程" + i);   thread.start();  } }}

public class MyDemo { private static ThreadLocal<String> tl = new ThreadLocal<>(); private String content; private String getContent() {  return tl.get(); } private void setContent(String content) {   tl.set(content); } public static void main(String[] args) {  MyDemo demo = new MyDemo();  for (int i = 0; i < 5; i++) {   Thread thread = new Thread(new Runnable() {    @Override    public void run() {     demo.setContent(Thread.currentThread().getName() + "的数据");     System.out.println("-----------------------");     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + demo.getContent());    }   });   thread.setName("线程" + i);   thread.start();  } }}

这样可以很好的解决多线程之间数据隔离的问题，用synchronized加锁也可以实现，但synchronized侧重的是多个线程之间访问资源的同步性，而ThreadLocal侧重的是每个线程之间的数据隔离。

	synchronized	ThreadLocal
原理	同步机制采用'以时间换空间'的方式, 只提供了一份变量,让不同的线程排队访问	ThreadLocal采用'以空间换时间'的方式, 为每一个线程都提供了一份变量的副本,从而实现同时访问而相不干扰
侧重点	多个线程之间访问资源的同步性	多线程中让每个线程之间的数据相互隔离

应用场景

涉及到数据传递和线程隔离的场景，可以考虑用ThreadLocal来解决：转账案例，涉及两个DML操作：一个转出，一个转入。这些操作是需要具备原子性的。所以这里就需要操作事务，来保证转出和转入操作具备原子性。开启事务的注意两点：

为了保证所有的操作在一个事务中, 使用的连接必须是同一个: service层开启事务的connection需要跟dao层访问数据库的connection保持一致。
线程并发情况下, 每个线程只能操作各自的 connection。

用ThreadLocal的解决方案：在获取Connection连接的JdbcUtils工具类加入ThreadLocal，代码如下：

public class JdbcUtils { //ThreadLocal对象 : 将connection绑定在当前线程中 private static final ThreadLocal<Connection> tl = new ThreadLocal(); // c3p0 数据库连接池对象属性 private static final ComboPooledDataSource ds = new ComboPooledDataSource(); // 获取连接 public static Connection getConnection() throws SQLException {  //取出当前线程绑定的connection对象  Connection conn = tl.get();  if (conn == null) {   //如果没有，则从连接池中取出   conn = ds.getConnection();   //再将connection对象绑定到当前线程中   tl.set(conn);  }  return conn; } //释放资源 public static void release(AutoCloseable... ios) {  for (AutoCloseable io : ios) {   if (io != null) {    try {     io.close();    } catch (Exception e) {     e.printStackTrace();    }   }  } } public static void commitAndClose() {  try {   Connection conn = getConnection();   //提交事务   conn.commit();   //解除绑定   tl.remove();   //释放连接   conn.close();  } catch (SQLException e) {   e.printStackTrace();  } } public static void rollbackAndClose() {  try {   Connection conn = getConnection();   //回滚事务   conn.rollback();   //解除绑定   tl.remove();   //释放连接   conn.close();  } catch (SQLException e) {   e.printStackTrace();  } }}

可以看出使用ThreadLocal的好处：

传递数据：保存每个线程绑定的数据，在需要的地方可以直接获取, 避免参数直接传递带来的代码耦合问题
线程隔离：各线程之间的数据相互隔离却又具备并发性，避免同步方式带来的性能损失

ThreadLocal的内部结构

jdk8以前：

jdk8之前使用ThreadLocal来维护一个ThreadLocalMap，以线程作为key

jdk8以后：

jdk8之后使用Thread来维护一个ThreadLocalMap，以ThreadLocal作为key

这样涉及的好处：

（1）每个Map存储的Entry数量就会变少，因为jdk8之前的存储数量由Thread的数量决定，现在是由ThreadLocal的数量决定。

（2）当Thread销毁之后，对应的ThreadLocalMap也会随之销毁，能减少内存的使用。

ThreadLocal核心方法的源码

方法声明	描述
protected T initialValue()	返回当前线程局部变量的初始值
public void set( T value)	设置当前线程绑定的局部变量
public T get()	获取当前线程绑定的局部变量
public void remove()	移除当前线程绑定的局部变量

get()

/**  * 返回当前线程中保存ThreadLocal的值  * 如果当前线程没有此ThreadLocal变量，  * 则它会通过调用{@link #initialValue} 方法进行初始化值  *  * @return 返回当前线程对应此ThreadLocal的值  */public T get() { // 获取当前线程对象 Thread t = Thread.currentThread(); // 获取此线程对象中维护的ThreadLocalMap对象 ThreadLocalMap map = getMap(t); // 如果此map存在 if (map != null) {  // 以当前的ThreadLocal 为 key，调用getEntry获取对应的存储实体e  ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);  // 找到对应的存储实体 e   if (e != null) {   @SuppressWarnings("unchecked")   // 获取存储实体 e 对应的 value值   // 即为我们想要的当前线程对应此ThreadLocal的值   T result = (T)e.value;   return result;  } } // 如果map不存在，则证明此线程没有维护的ThreadLocalMap对象 // 调用setInitialValue进行初始化 return setInitialValue();}/**  * set的变样实现，用于初始化值initialValue，  * 用于代替防止用户重写set()方法  *  * @return the initial value 初始化后的值  */private T setInitialValue() { // 调用initialValue获取初始化的值 T value = initialValue(); // 获取当前线程对象 Thread t = Thread.currentThread(); // 获取此线程对象中维护的ThreadLocalMap对象 ThreadLocalMap map = getMap(t); // 如果此map存在 if (map != null)  // 存在则调用map.set设置此实体entry  map.set(this, value); else  // 1）当前线程Thread 不存在ThreadLocalMap对象  // 2）则调用createMap进行ThreadLocalMap对象的初始化  // 3）并将此实体entry作为第一个值存放至ThreadLocalMap中  createMap(t, value); // 返回设置的值value return value;}/**  * 获取当前线程Thread对应维护的ThreadLocalMap  *  * @param t the current thread 当前线程  * @return the map 对应维护的ThreadLocalMap  */ThreadLocalMap getMap(Thread t) { return t.threadLocals;}/**  *创建当前线程Thread对应维护的ThreadLocalMap  *  * @param t 当前线程  * @param firstValue 存放到map中第一个entry的值  */void createMap(Thread t, T firstValue) { //这里的this是调用此方法的threadLocal t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);}

首先调用Thread.currentThread()方法获取当前线程对象，然后根据当前线程获取维护的ThreadLocalMap对象；如果获取的Map不为空，则在Map中以ThreadLocal的引用作为key，调用getEntry获取对应的存储实体，如果Entry不为空，获取对应的 value值。如果Map为空或者Entry为空，则调用setInitialValue()方法。setInitialValue()方法里，调用initialValue()方法获取初始化值value，然后判断当前线程是否有ThreadLocalMap，map存在，调用set设置Entry；map不存在则调用createMap()进行ThreadLocalMap对象的初始化，并将此entry作为第一个值存放至ThreadLocalMap中。

set()

/**  * 设置当前线程对应的ThreadLocal的值  *  * @param value 将要保存在当前线程对应的ThreadLocal的值  */public void set(T value) { // 获取当前线程对象 Thread t = Thread.currentThread(); // 获取此线程对象中维护的ThreadLocalMap对象 ThreadLocalMap map = getMap(t); // 如果此map存在 if (map != null)  // 存在则调用map.set设置此实体entry  map.set(this, value); else  // 1）当前线程Thread 不存在ThreadLocalMap对象  // 2）则调用createMap进行ThreadLocalMap对象的初始化  // 3）并将此实体entry作为第一个值存放至ThreadLocalMap中  createMap(t, value);}

A. 首先获取当前线程，并根据当前线程获取一个ThreadLocalMap

B. 如果获取的Map不为空，则将参数设置到Map中（当前ThreadLocal的引用作为key）

C. 如果Map为空，则调用createMap给该线程创建 Map，并设置初始值

remove()

/**  * 删除当前线程中保存的ThreadLocal对应的实体entry  */public void remove() { // 获取当前线程对象中维护的ThreadLocalMap对象 ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread()); // 如果此map存在 if (m != null)  // 存在则调用map.remove  // 以当前ThreadLocal为key删除对应的实体entry  m.remove(this);}

A. 首先获取当前线程，并根据当前线程获取一个ThreadLocalMap

B. 如果获取的Map不为空，则移除当前ThreadLocal对象对应的entry

initialValue()

protected T initialValue() { return null;}

（1）这个方法是一个延迟调用方法，在set方法还未调用而先调用了get方法时才执行，并且仅执行1次。

（2）这个方法直接返回一个null。

（3）如果想要一个除null之外的初始值，可以重写此方法。（备注：该方法是一个protected的方法，显然是为了让子类覆盖而设计的）

ThreadLocalMap

ThreadLocalMap是ThreadLocal的内部类，没有实现Map接口，用独立的方式实现了Map的功能，其内部的Entry也是独立实现。

成员变量

/**  * 初始容量 —— 必须是2的整次幂  */ private static final int INITIAL_CAPACITY = 16; /**  * 存放数据的table  * 同样，数组长度必须是2的幂。  */ private Entry[] table; /**  * 数组里面entrys的个数，可以用于判断table当前使用量是否超过负载因子。  */ private int size = 0; /**  * 进行扩容的阈值，表使用量大于它的时候进行扩容。  */ private int threshold; // Default to 0  /**  * 阈值设置为长度的2/3  */ private void setThreshold(int len) {  threshold = len * 2 / 3; }

Entry
```
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal> { /** The value associated with this ThreadLocal. */ Object value; Entry(ThreadLocal k, Object v) {  super(k);  value = v; }}
```
在ThreadLocalMap中，也是用Entry来保存K-V结构数据的。但是Entry中key只能是ThreadLocal对象，这点被Entry的构造方法已经限定死了；
另外，Entry继承WeakReference,使用弱引用，可以将ThreadLocal对象的生命周期和线程生命周期解绑，持有对ThreadLocal的弱引用，可以使得ThreadLocal在没有其他强引用的时候被回收掉，这样可以避免因为线程得不到销毁导致ThreadLocal对象无法被回收

hash冲突的解决

ThreadLocalMap(ThreadLocal<?> firstKey, Object firstValue) { //初始化table table = new ThreadLocal.ThreadLocalMap.Entry[INITIAL_CAPACITY]; //16 //计算索引 int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1); //设置值 table[i] = new ThreadLocal.ThreadLocalMap.Entry(firstKey, firstValue); size = 1; //设置阈值 setThreshold(INITIAL_CAPACITY);}

& (INITIAL_CAPACITY - 1),这是取模的一种方式，对于2的幂取模，用此代替%(2^n)，这也就是为啥容量必须为2的幂
firstKey.threadLocalHashCode：
```
private final int threadLocalHashCode = nextHashCode(); private static int nextHashCode() { return nextHashCode.getAndAdd(HASH_INCREMENT);}private static AtomicInteger nextHashCode = new AtomicInteger();private static final int HASH_INCREMENT = 0x61c88647;
```
这里定义了一个AtomicInteger类型，每次获取当前值并加上HASH_INCREMENT，HASH_INCREMENT = 0x61c88647,这个值是32位整型上限2^32-1乘以黄金分割比例0.618....的值2654435769，用有符号整型表示就是-1640531527，去掉符号后16进制表示为0x61c88647，目的就是为了让哈希码能均匀的分布在2的n次方的数组Entry[] table中。
线性探测法：
该方法一次探测下一个地址，直到有空的地址后插入，若整个空间都找不到空余的地址，则产生溢出。假设当前table长度为16，也就是说如果计算出来key的hash值为14，如果table[14]上已经有值，并且其key与当前key不一致，那么就发生了hash冲突，这个时候将14加1得到15，取table[15]进行判断，这个时候如果还是冲突会回到0，取table[0],以此类推，直到可以插入。可以把table看成一个环形数组
```
 /**  * 获取环形数组的下一个索引  */ private static int nextIndex(int i, int len) {  return ((i + 1 < len) ? i + 1 : 0); } /**  * 获取环形数组的上一个索引  */ private static int prevIndex(int i, int len) {  return ((i - 1 >= 0) ? i - 1 : len - 1); }
```

ThreadLocalMap的set()：

private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) { ThreadLocal.ThreadLocalMap.Entry[] tab = table; int len = tab.length; //计算索引 int i = key.threadLocalHashCode & (len-1); /**   * 根据获取到的索引进行循环，如果当前索引上的table[i]不为空，在没有return的情况下，   * 就使用nextIndex()获取下一个（线性探测法）。   */ for (ThreadLocal.ThreadLocalMap.Entry e = tab[i];   e != null;   e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {  ThreadLocal<?> k = e.get();  //table[i]上key不为空，并且和当前key相同，更新value  if (k == key) {   e.value = value;   return;  }  /**    * table[i]上的key为空，说明被回收了    * 这个时候table[i]可以重新使用，用新的key-value将其替换,并删除其他无效的entry    */  if (k == null) {   replaceStaleEntry(key, value, i);   return;  } }

原文转载：http://www.shaoqun.com/a/490615.html

stylenanda官网：https://www.ikjzd.com/w/1675.html

zappos：https://www.ikjzd.com/w/330

首信易：https://www.ikjzd.com/w/1841

ThreadLocal基本使用ThreadLocal的作用是：提供线程内的局部变量，不同的线程之间不会相互干扰，这种变量在线程的生命周期内起作用，减少同一个线程内多个函数或组件之间一些公共变量传递的复杂度，降低耦合性。方法声明描述ThreadLocal()创建ThreadLocal对象publicvoidset(Tvalue)设置当前线程绑定的局部变量publicTget()获取当前线程绑定的局部
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2020-11-20

ThreadLocal应用及源码分析