這篇文章主要介紹“java中ThreadLocal有什么作用”，在日常操作中，相信很多人在java中ThreadLocal有什么作用問(wèn)題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡(jiǎn)單好用的操作方法，希望對(duì)大家解答”java中ThreadLocal有什么作用”的疑惑有所幫助！接下來(lái)，請(qǐng)跟著小編一起來(lái)學(xué)習(xí)吧！

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談一談不常見(jiàn)卻又不可少的ThreadLocal

內(nèi)存模型中所有變量存儲(chǔ)在主內(nèi)存中，當(dāng)一個(gè)線程中要使用某個(gè)變量時(shí)，需要從主內(nèi)存復(fù)制該變量到其線程內(nèi)才能操作，此時(shí)線程中操作的是主內(nèi)存變量的副本，操作完成后再刷回主內(nèi)存。刷回的實(shí)質(zhì)就是變量賦值

如果多個(gè)線程訪問(wèn)同一個(gè)變量時(shí)，每個(gè)線程都具有一個(gè)副本，操作完畢后都會(huì)刷回主內(nèi)存，刷回時(shí)間存在先后，則賦值有先后，當(dāng)然后者會(huì)覆蓋前者，這是造成可見(jiàn)性問(wèn)題的次要原因。

引入以上知識(shí)點(diǎn)后，再來(lái)說(shuō)明ThreadLocal。一個(gè)線程想使用某個(gè)變量，于是從主內(nèi)存復(fù)制該共享變量到線程內(nèi)部中。使用完畢后想再下次再次使用該變量時(shí)，得到的變量副本是上次使用的副本，而不是從主內(nèi)存的變量再次復(fù)制過(guò)來(lái)的副本，并且不想讓其他線程影響到該變量。這就是ThreadLocal的目的,其實(shí)現(xiàn)不是通過(guò)共享變量這種方式實(shí)現(xiàn)的，詳細(xì)內(nèi)容下面介紹

目的很明確，但是身處JAVA內(nèi)存模型中要遵循內(nèi)存模型規(guī)范，下面看看JDK是如何即滿足內(nèi)存模型規(guī)范，又滿足ThreadLocal目的。

滿足內(nèi)存模型

這點(diǎn)很簡(jiǎn)單，就是你該怎么樣還怎么樣，仍然受你管轄，該復(fù)制就復(fù)制，該刷回就刷回，不可見(jiàn)還是會(huì)造成不可見(jiàn)。

滿足ThreadLocal目的

多個(gè)線程都能訪問(wèn)的變量才叫共享變量，如果控制變量的訪問(wèn)方式，使其他線程線程不能訪問(wèn)就可以了?？刂品绞骄褪菍⒕€程與變量的一一對(duì)應(yīng)，將該變量的訪問(wèn)入口控制到只有該線程即可，JDK中的做法就是讓線程持有這個(gè)變量（綁定到線程本身）

線程可以綁定變量，但是并不知道需要綁定多少個(gè)，于是將這個(gè)存儲(chǔ)功能還是交給專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—>Map。并且還專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一個(gè)用來(lái)訪問(wèn)這個(gè)Map的工具，這個(gè)工具就是ThreadLocal。并且這個(gè)Map的key為T(mén)hreadLocal實(shí)例的引用地址，value存儲(chǔ)真正的變量。

這樣設(shè)計(jì)就到達(dá)目的了。ThreadLocal構(gòu)建時(shí)接收個(gè)泛型告訴你存儲(chǔ)的變量是一個(gè)對(duì)象類(lèi)型。

ThreadLocal設(shè)計(jì)

核心Map設(shè)計(jì)

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;
        }
    }
...
}

這里Map的Entry被設(shè)計(jì)為弱引用。

內(nèi)存存儲(chǔ)圖示如下

弱引用WeakReference

WeakReference是Java語(yǔ)言規(guī)范中為了區(qū)別直接的對(duì)象引用（程序中通過(guò)構(gòu)造函數(shù)聲明出來(lái)的對(duì)象引用）而定義的另外一種引用關(guān)系。WeakReference標(biāo)志性的特點(diǎn)是：reference實(shí)例不會(huì)影響到被應(yīng)用對(duì)象的GC回收行為（即只要對(duì)象被除WeakReference對(duì)象之外所有的對(duì)象解除引用后，該對(duì)象便可以被GC回收），只不過(guò)在被對(duì)象回收之后，reference實(shí)例想獲得被應(yīng)用的對(duì)象時(shí)程序會(huì)返回null。

這里使用弱引用的原因：ThreadLocal目的就是達(dá)到變量只能自己訪問(wèn)別的線程不能訪問(wèn)的目的，Map設(shè)計(jì)的key為T(mén)hreadLocal實(shí)例的引用地址，value為變量，當(dāng)ThreadLocal定義處的實(shí)例被銷(xiāo)毀時(shí)，如果Map中Entity還強(qiáng)引用該實(shí)例時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致該實(shí)例不會(huì)被回收，而外部因?yàn)橐脤?duì)象被銷(xiāo)毀而不能操作該地址，于是會(huì)造成內(nèi)存泄露。當(dāng)Map的Key設(shè)計(jì)為弱引用時(shí)，如果外部實(shí)例被銷(xiāo)毀，即使弱引用還存在，Map中的對(duì)應(yīng)的ThreadLocal也會(huì)被回收，則key=null。

使用弱引用后，雖然Key可以被回收了，但是value還是存在的，還會(huì)存在臨時(shí)內(nèi)存泄露問(wèn)題，圖示如下

臨時(shí)內(nèi)存泄露圖示

對(duì)于臨時(shí)內(nèi)存泄露，ThreadLocal在后續(xù)get、set操作時(shí)，會(huì)清理掉Map中key=null的Entity節(jié)點(diǎn)，不過(guò)再清理之前Value一直存在，如果繼續(xù)使用Value很容易出現(xiàn)問(wèn)題

ThreadLocal由于一個(gè)實(shí)例存儲(chǔ)一個(gè)對(duì)象，因此一般會(huì)被定義為static的，防止ThreadLocal所在類(lèi)實(shí)例被多次創(chuàng)建時(shí)ThreadLocal也被多次創(chuàng)建，

另外ThreadLocal也會(huì)定義為final的，防止實(shí)例被覆蓋掉，也就是只在實(shí)例化時(shí)new一次

Map的持有狀態(tài)

在Thread類(lèi)定義中這樣定義ThreadLocalMap

public class Thread implements Runnable {
  ...
  ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
  ...
}

也就是ThreadLocalMap是線程類(lèi)Thread持有的對(duì)象，一個(gè)線程持有一個(gè)ThreadLocalMap，只有線程存在，則ThreadLocalMap必存在。這也是ThreadLocal對(duì)象銷(xiāo)毀后，value還存在的原因，ThreadLocalMap還被Thread強(qiáng)引用。只有線程銷(xiāo)毀時(shí)，ThreadLocalMap才會(huì)隨之銷(xiāo)毀。
 

ThreadLocal的使用

private static final ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<>();  // 接收泛型

threadLocal.set(1);  // 對(duì)應(yīng)泛型

Integer var=threadLocal.get();

ThreadLocal底層原理

設(shè)置變量 Set

public void set(T value) {
    // 獲取當(dāng)前線程
    Thread t = Thread.currentThread();
// 從當(dāng)前線程中獲取一個(gè)ThreadLocalMap實(shí)例
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
// map存在則放入key,value  key為當(dāng)前ThreadLocal對(duì)象引用
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    // map不存在則構(gòu)建，同樣放入key,value  
    else
        createMap(t, value);
}

ThreadLocalMap實(shí)例的獲取就是從Thread中獲取的，也就是上面的持有狀態(tài)，拿到之后就可以向Map結(jié)構(gòu)中存儲(chǔ)key,value了，前面也說(shuō)過(guò)了，這里key存在的ThreadLocal實(shí)例的引用地址，value存在的變量的引用地址。一個(gè)線程可以存儲(chǔ)多個(gè)ThreadLocal實(shí)例。

getMap(Thread t)

    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }

就是獲取當(dāng)前線程持有的ThreadLocalMap

createMap(Thread t, T firstValue)

void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }

給當(dāng)前線程初始化ThreadLocalMap實(shí)例，并set初始值。key為T(mén)hreadLocal實(shí)例的引用地址

獲取變量Get

public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();  //① 獲取當(dāng)前線程t
    ThreadLocalMap map = getMap(t); //②從當(dāng)前線程中獲取一個(gè)ThreadLocalMap
    if (map != null) { //③ ThreadLocalMap不為null則從map中獲取value ;     
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    return setInitialValue();//④ThreadLocalMap為null則調(diào)用setInitialValue() 返回—初始化的值
}

在最后一個(gè)return之前的代碼就是從當(dāng)前線程的ThreadLocalMap中通過(guò)Map的get方法獲取變量引用的過(guò)程。這是Map的基本用用法。

存在以下情況則需要獲取初始的默認(rèn)值，這是一個(gè)對(duì)外開(kāi)放的功能，就是可以指定ThreadLocal對(duì)應(yīng)的變量的初始默認(rèn)值，默認(rèn)為null，可以被重寫(xiě)

• ThreadLocalMap未實(shí)例化

• ThreadLocalMap已實(shí)例化，但是還沒(méi)有Set變量

設(shè)置默認(rèn)的初始值

protected T initialValue() {
    return null;
}
private T setInitialValue() {
    T value = initialValue(); //① 初始化為null
    Thread t = Thread.currentThread(); //② 獲取當(dāng)前線程
    ThreadLocalMap map = getMap(t); //③ 從當(dāng)前線程中獲取一個(gè)ThreadLocalMap
    if (map != null)
        map.set(this, value); //④ ThreadLocalMap不為null，則存儲(chǔ)key=this,value=value
    else
        createMap(t, value);//⑤ ThreadLocalMap為null，則為當(dāng)前線程創(chuàng)建一個(gè)ThreadLocalMap并初始化值
    return value;
}
void createMap(Thread t, T firstValue) {
    t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}

代碼流程也很簡(jiǎn)單，只是為了功能優(yōu)化了，進(jìn)行的統(tǒng)一封裝

• ThreadLocalMap的惰性實(shí)例化

• 獲取ThreadLocalMap時(shí)需要Thread，而ThreadLocal只是訪問(wèn)控制工具，于是需要打通Thread來(lái)獲取ThreadLocalMap

移除

public void remove() {
    ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
    if (m != null)
        m.remove(this);
}

主動(dòng)移除是個(gè)好的處理方式，在不使用變量時(shí)應(yīng)該主動(dòng)移除

到這里ThreadLocal本身的功能已經(jīng)介紹完了，可以理解為變量訪問(wèn)工具，這個(gè)變量的訪問(wèn)被控制到只能當(dāng)前線程有權(quán)限訪問(wèn)，其他線程無(wú)權(quán)限。

代碼示例

簡(jiǎn)單示例

package cn.tinyice.demo.thread;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
* ThreadLocalDemo
*
* @author Tinyice
*/
public class ThreadLocalDemo {

    private static final ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<>();
    private static final Random random=new Random();

    /**
     * 內(nèi)存模型示例
     */
    private int mod=0;

    public ThreadLocalDemo(int mod) {
        this.mod = mod;
    }

    public int getMod() {
        return mod;
    }

    public void add() {
        mod+=1;
        // 每個(gè)線程的值是不一樣的
        threadLocal.set(get() + random.nextInt(10));
    }

    public Integer get() {
        Integer integer = threadLocal.get();
        return null == integer ? 0 : integer;
    }

    public static void main(String[] args) {
        ThreadLocalDemo threadLocalDemo = new ThreadLocalDemo(0);
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            new ThreadLocalThread(threadLocalDemo).start();
        }
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("------------------------------------------------");
        System.out.println(String.format("threadId=%d threadLocal value=%d mod=%d", Thread.currentThread().getId(), threadLocalDemo.get(),threadLocalDemo.getMod()));
    }

}

class ThreadLocalThread extends Thread {

    private ThreadLocalDemo threadLocalDemo;

    public ThreadLocalThread( ThreadLocalDemo threadLocalDemo) {
        this.threadLocalDemo = threadLocalDemo;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        threadLocalDemo.add();
        System.out.println(String.format("threadId=%d threadLocal value=%d", Thread.currentThread().getId(), threadLocalDemo.get()));
    }
}

控制臺(tái)：

threadId=853 threadLocal value=3
threadId=848 threadLocal value=9
threadId=808 threadLocal value=9
threadId=121 threadLocal value=8
------------------------------------------------
threadId=1 threadLocal value=0 mod=999

Process finished with exit code 0

mod=999 是可見(jiàn)性問(wèn)題造成，而value值都不一樣則說(shuō)明不同線程的變量值不一樣。

Spring示例

public abstract class TransactionSynchronizationManager {
    private static final Log logger = LogFactory.getLog(TransactionSynchronizationManager.class);
    private static final ThreadLocal<Map<Object, Object>> resources = new NamedThreadLocal("Transactional resources");
    private static final ThreadLocal<Set<TransactionSynchronization>> synchronizations = new NamedThreadLocal("Transaction synchronizations");
    private static final ThreadLocal<String> currentTransactionName = new NamedThreadLocal("Current transaction name");
    private static final ThreadLocal<Boolean> currentTransactionReadOnly = new NamedThreadLocal("Current transaction read-only status");
    private static final ThreadLocal<Integer> currentTransactionIsolationLevel = new NamedThreadLocal("Current transaction isolation level");
    private static final ThreadLocal<Boolean> actualTransactionActive = new NamedThreadLocal("Actual transaction active");
...
}

public final class DateTimeContextHolder {
	private static final ThreadLocal<DateTimeContext> dateTimeContextHolder = new NamedThreadLocal<>("DateTimeContext");
       ...
}

到此，關(guān)于“java中ThreadLocal有什么作用”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)?lái)更多實(shí)用的文章！

當(dāng)前名稱：java中ThreadLocal有什么作用
文章地址：http://aaarwkj.com/article18/jjhhdp.html

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