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什么是ThreadLocal
这期内容当中小编将会给大家带来有关什么是ThreadLocal，文章内容丰富且以专业的角度为大家分析和叙述，阅读完这篇文章希望大家可以有所收获。
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一 引言
ThreadLocal的官方API解释为：
* This class provides thread-local variables. These variables differ from * their normal counterparts in that each thread that accesses one (via its * {@code get} or {@code set} method) has its own, independently initialized * copy of the variable. {@code ThreadLocal} instances are typically private * static fields in classes that wish to associate state with a thread (e.g., * a user ID or Transaction ID).这个类提供线程局部变量。这些变量与正常的变量不同，每个线程访问一个(通过它的get或set方法)都有它自己的、独立初始化的变量副本。ThreadLocal实例通常是类中的私有静态字段，希望将状态与线程关联(例如，用户ID或事务ID)。
1、当使用ThreadLocal维护变量时，ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本， 所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本 2、使用ThreadLocal通常是定义为 private static ，更好是 private final static 3、Synchronized用于线程间的数据共享，而ThreadLocal则用于线程间的数据隔离 4、ThreadLocal类封装了getMap()、Set()、Get()、Remove()4个核心方法
从表面上来看ThreadLocal内部是封闭了一个Map数组，来实现对象的线程封闭，map的key就是当前的线程id，value就是我们要存储的对象。
实际上是ThreadLocal的静态内部类ThreadLocalMap为每个Thread都维护了一个数组table，hreadLocal确定了一个数组下标，而这个下标就是value存储的对应位置，继承自弱引用，用来保存ThreadLocal和Value之间的对应关系，之所以用弱引用，是为了解决线程与ThreadLocal之间的强绑定关系，会导致如果线程没有被回收，则GC便一直无法回收这部分内容。
二 源码剖析
2.1 ThreadLocal
//set方法 public void set(T value) { //获取当前线程 Thread t = Thread.currentThread(); //实际存储的数据结构类型 ThreadLocalMap map = getMap(t); //判断map是否为空，如果有就set当前对象,没有创建一个ThreadLocalMap //并且将其中的值放入创建对象中 if (map != null) map.set(this, value); else createMap(t, value); } //get方法 public T get() { //获取当前线程 Thread t = Thread.currentThread(); //实际存储的数据结构类型 ThreadLocalMap map = getMap(t); if (map != null) { //传入了当前线程的ID，到底层Map Entry里面去取 ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this); if (e != null) { @SuppressWarnings("unchecked") T result = (T)e.value; return result; } } return setInitialValue(); } //remove方法 public void remove() { ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread()); if (m != null) m.remove(this);//调用ThreadLocalMap删除变量 } //ThreadLocalMap中getEntry方法 private Entry getEntry(ThreadLocal key) { int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1); Entry e = table[i]; if (e != null && e.get() == key) return e; else return getEntryAfterMiss(key, i, e); } //getMap()方法 ThreadLocalMap getMap(Thread t) { //Thread中维护了一个ThreadLocalMap return t.threadLocals; } //setInitialValue方法 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; } //createMap()方法 void createMap(Thread t, T firstValue) { //实例化一个新的ThreadLocalMap，并赋值给线程的成员变量threadLocals t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); }从上面源码中我们看到不管是 set() get() remove() 他们都是操作ThreadLocalMap这个静态内部类的，每一个新的线程Thread都会实例化一个ThreadLocalMap并赋值给成员变量threadLocals，使用时若已经存在threadLocals则直接使用已经存在的对象
ThreadLocal.get()
获取当前线程对应的ThreadLocalMap
如果当前ThreadLocal对象对应的Entry还存在，并且返回对应的值
如果获取到的ThreadLocalMap为null，则证明还没有初始化，就调用setInitialValue()方法
ThreadLocal.set()
获取当前线程，根据当前线程获取对应的ThreadLocalMap
如果对应的ThreadLocalMap不为null，则调用set方法保存对应关系
如果为null，创建一个并保存k-v关系
ThreadLocal.remove()
获取当前线程，根据当前线程获取对应的ThreadLocalMap
如果对应的ThreadLocalMap不为null，则调用ThreadLocalMap中的remove方法，根据key.threadLocalHashCode & (len-1)获取当前下标并移除
成功后调用expungeStaleEntry进行一次连续段清理
2.2 ThreadLocalMap
ThreadLocalMap是ThreadLocal的一个内部类
static class ThreadLocalMap { /** * 自定义一个Entry类，并继承自弱引用 * 同时让ThreadLocal和储值形成key-value的关系 * 之所以用弱引用，是为了解决线程与ThreadLocal之间的强绑定关系 * 会导致如果线程没有被回收，则GC便一直无法回收这部分内容 * */ static class Entry extends WeakReference> { /** The value associated with this ThreadLocal. */ Object value; Entry(ThreadLocal k, Object v) { super(k); value = v; } } /** * Entry数组的初始化大小（初始化长度16，后续每次都是2倍扩容） */ private static final int INITIAL_CAPACITY = 16; /** * 根据需要调整大小 * 长度必须是2的N次幂 */ private Entry[] table; /** * The number of entries in the table. * table中的个数 */ private int size = 0; /** * The next size value at which to resize. * 下一个要调整大小的大小值（扩容的阈值） */ private int threshold; // Default to 0 /** * Set the resize threshold to maintain at worst a 2/3 load factor. * 根据长度计算扩容阈值 * 保持一定的负债系数 */ private void setThreshold(int len) { threshold = len * 2 / 3; } /** * Increment i modulo len * nextIndex：从字面意思我们可以看出来就是获取下一个索引 * 获取下一个索引，超出长度则返回 */ private static int nextIndex(int i, int len) { return ((i + 1 < len) ? i + 1 : 0); } /** * Decrement i modulo len. * 返回上一个索引，如果-1为负数，返回长度-1的索引 */ private static int prevIndex(int i, int len) { return ((i - 1 >= 0) ? i - 1 : len - 1); } /** * ThreadLocalMap构造方法 * ThreadLocalMaps是延迟构造的，因此只有在至少要放置一个节点时才创建一个 */ ThreadLocalMap(ThreadLocal firstKey, Object firstValue) { //内部成员数组，INITIAL_CAPACITY值为16的常量 table = new Entry[INITIAL_CAPACITY]; //通过threadLocalHashCode(HashCode) & （长度-1）的位运算，确定键值对的位置 //位运算，结果与取模相同，计算出需要存放的位置 int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1); // 创建一个新节点保存在table当中 table[i] = new Entry(firstKey, firstValue); //设置table元素为1 size = 1; //根据长度计算扩容阈值 setThreshold(INITIAL_CAPACITY); } /** * 构造一个包含所有可继承ThreadLocals的新映射，只能createInheritedMap调用 * ThreadLocal本身是线程隔离的，一般来说是不会出现数据共享和传递的行为 */ private ThreadLocalMap(ThreadLocalMap parentMap) { Entry[] parentTable = parentMap.table; int len = parentTable.length; setThreshold(len); table = new Entry[len]; for (int j = 0; j < len; j++) { Entry e = parentTable[j]; if (e != null) { @SuppressWarnings("unchecked") ThreadLocal ThreadLocalMap.set()
key.threadLocalHashCode & (len-1)，将threadLocalHashCode进行一个位运算(取模)得到索引 " i " ，也就是在table中的下标
for循环遍历，如果Entry中的key和我们的需要操作的ThreadLocal的相等，这直接赋值替换
如果拿到的key为null ,则调用replaceStaleEntry()进行替换
如果上面的条件都没有成功满足，直接在计算的下标中创建新值
在进行一次清理之后，调用rehash()下的resize()进行扩容
ThreadLocalMap.expungeStaleEntry()
这是 ThreadLocal 中一个核心的清理方法
为什么需要清理?
在我们 Entry 中，如果有很多节点是已经过时或者回收了，但是在table数组中继续存在，会导致资源浪费
我们在清理节点的同时，也会将后面的Entry节点，重新排序，调整Entry大小，这样我们在取值(get())的时候，可以快速定位资源，加快我们的程序的获取效率
ThreadLocalMap.remove()
我们在使用remove节点的时候，会使用线性探测的方式，找到当前的key
如果当前key一致，调用clear()将引用指向null
从"i"开始的位置进行一次连续段清理
三 案例
目录结构：
在这里插入图片描述
HttpFilter.java
package com.lyy.threadlocal.config; import lombok.extern.slf4j.Slf4j; import javax.servlet.*; import javax.servlet.http.HttpServletRequest; import java.io.IOException; @Slf4j public class HttpFilter implements Filter { //初始化需要做的事情 @Override public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException { } //核心操作在这个里面 @Override public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException { HttpServletRequest request = (HttpServletRequest)servletRequest; // request.getSession().getAttribute("user"); System.out.println("do filter："+Thread.currentThread().getId()+"："+request.getServletPath()); RequestHolder.add(Thread.currentThread().getId()); //让这个请求完，，同时做下一步处理 filterChain.doFilter(servletRequest,servletResponse); } //不再使用的时候做的事情 @Override public void destroy() { } }HttpInterceptor.java
package com.lyy.threadlocal.config; import org.springframework.web.servlet.handler.HandlerInterceptorAdapter; import javax.servlet.http.HttpServletRequest; import javax.servlet.http.HttpServletResponse; public class HttpInterceptor extends HandlerInterceptorAdapter { //接口处理之前 @Override public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception { System.out.println("preHandle："); return true; } //接口处理之后 @Override public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception { RequestHolder.remove(); System.out.println("afterCompletion"); return; } }RequestHolder.java
package com.lyy.threadlocal.config; public class RequestHolder { private final static ThreadLocal requestHolder = new ThreadLocal<>();// //提供方法传递数据 public static void add(Long id){ requestHolder.set(id); } public static Long getId(){ //传入了当前线程的ID，到底层Map里面去取 return requestHolder.get(); } //移除变量信息，否则会造成逸出，导致内容永远不会释放掉 public static void remove(){ requestHolder.remove(); } } ThreadLocalController.java
package com.lyy.threadlocal.controller; import com.lyy.threadlocal.config.RequestHolder; import org.springframework.stereotype.Controller; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody; @Controller @RequestMapping("/thredLocal") public class ThreadLocalController { @RequestMapping("test") @ResponseBody public Long test(){ return RequestHolder.getId(); } }ThreadlocalDemoApplication.java
package com.lyy.threadlocal; import com.lyy.threadlocal.config.HttpFilter; import com.lyy.threadlocal.config.HttpInterceptor; import org.springframework.boot.SpringApplication; import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication; import org.springframework.boot.web.servlet.FilterRegistrationBean; import org.springframework.context.annotation.Bean; import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry; import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurerAdapter; @SpringBootApplication public class ThreadlocalDemoApplication extends WebMvcConfigurerAdapter { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(ThreadlocalDemoApplication.class, args); } @Bean public FilterRegistrationBean httpFilter(){ FilterRegistrationBean registrationBean = new FilterRegistrationBean(); registrationBean.setFilter(new HttpFilter()); registrationBean.addUrlPatterns("/thredLocal/*"); return registrationBean; } @Override public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) { registry.addInterceptor(new HttpInterceptor()).addPathPatterns("/**"); } }输入：http://localhost:8080/thredLocal/test
后台打印：
do filter：35：/thredLocal/test preHandle： afterCompletion
四 总结
1、ThreadLocal是通过每个线程单独一份存储空间，每个ThreadLocal只能保存一个变量副本。
2、相比于Synchronized，ThreadLocal具有线程隔离的效果，只有在线程内才能获取到对应的值，线程外则不能访问到想要的值，很好的实现了线程封闭。
3、每次使用完ThreadLocal，都调用它的remove()方法，清除数据，避免内存泄漏的风险
4、通过上面的源码分析，我们也可以看到大神在写代码的时候会考虑到整体实现的方方面面，一些逻辑上的处理是真严谨的，我们在看源代码的时候不能只是做了解，也要看到别人实现功能后面的目的。
上述就是小编为大家分享的什么是ThreadLocal了，如果刚好有类似的疑惑，不妨参照上述分析进行理解。如果想知道更多相关知识，欢迎关注创新互联行业资讯频道。
分享题目：什么是ThreadLocal
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