Java并发编程——ThreadLocal

ThreadLocal

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概述

一、对ThreadLocal的理解

1.1 ThreadLocal在JDK中的定义

1.2 应用场景

二、深入分析ThreaLocal类

2.1 get()

2.2 setIntialValue()

2.3 ThreadLocal类是如何为每个线程创建变量副本

三、ThreadLocal的应用场景

3.1 数据库连接问题

3.2 Session管理

3.3 Thread-per-Request(一个请求对应一个服务器线程)

四、ThreadLocal的一般使用步骤

概述

本文借鉴了Java 并发编程这篇博主专栏的文章，他的专栏写的很好，推荐！

ThreadLocal 又名 线程局部变量 ，是 Java 中一种较为特殊的线程绑定机制，可以为每一个使用该变量的线程都提供一个变量值的副本，并且每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会与其它线程的副本发生冲突。

一般而言，通过 ThreadLocal 存取的数据总是与当前线程相关，也就是说，JVM 为每个运行的线程绑定了私有的本地实例存取空间，从而为多线程环境常出现的并发访问问题提供了一种 隔离机制 。

如果某个变量要被某个线程独享，那么我们就可以通过ThreadLocal来实现本地存储功能；

一、对ThreadLocal的理解

1.1 ThreadLocal在JDK中的定义

每个线程都有关于该 ThreadLocal变量 的私有值 ，并且对其他线程是不可见的；

ThreadLocal 可以给定一个独立于变量的初始值，这样每个线程就会获得这个初始化值的一个拷贝，并且每个线程对这个值的修改对其他线程是不可见的；

ThreadLocal的一个重要作用是就是将类的状态与线程关联起来，解决方案就是在这个类中定义一个 private static ThreadLocal 实例；

1.2 应用场景

类 ThreadLocal 主要解决的就是为每个线程绑定自己的值，以方便其处理自己的状态；

形象地讲，可以将 ThreadLocal变量 比喻成全局存放数据的盒子，盒子中可以存储每个线程的私有数据。例如，以下类用于生成对每个线程唯一的局部标识符。线程 ID 是在第一次调用 uniqueNum.get() 时分配的，在后续调用中不会更改；

二、深入分析ThreaLocal类

ThreadLocal中，一共提供了四个方法：

public T get() { }

public void set(T value){ }

public void remove(){ }

protected T initialValue{ }

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get() 获取ThreadLocal变量在当前线程中保存的值；

set() 设置ThreadLocal在当前线程的值；

remove() 用来移除当前线程中相关ThreadLocal变量；

initialValue() 是一个protected方法，一般需要重写；

2.1 get()

源码如下：

public T get(){

Thread t = Thread.currentThread();//获取当前线程对象

ThreadLocalMap map = getMap(t);

if(map!=null){

//从当前线程的ThreadLocalMap获取该thread-local variable对应的entry

ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);

if(e!=null)

return (T)e.value;//取得目标值

}

return setInitialValue();

}

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2.2 setIntialValue()

private T setIntialValue(){

T value = initialValue(); //默认实现返回null

Thread t = Thread.currentThread();//获得当前线程；

ThreadLocalMap map = getMap(t);//得到当前线程ThreadLocalMap类型域threadLocals

if(map!=null)

map.set(this,value);//该 map 的键是当前 ThreadLocal 对象

else 

createMap(t,value);

return value;

}

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initialValue()

    protected T initialValue() {

        return null;            // 默认实现返回 null

    }

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createMap()

    void createMap(Thread t, T firstValue) {

        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); // this 指代当前 ThreadLocal 变量，为 map 的键  

    }

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2.3 ThreadLocal类是如何为每个线程创建变量副本

每个线程内部有一个 ThreadLocal.ThreadLocalMap 类型的成员变量 threadLocals，这个 threadLocals 存储了与该线程相关的所有 ThreadLocal 变量及其对应的值（”ThreadLocal 变量及其对应的值” 就是该Map中的一个 Entry）。 Key 是 ThreadLocal 变量， Value 是该 ThreadLocal 变量对应的值；

初始时，Thread里面的threadlocals为空，当ThreadLocal变量调用**get()方法或者set()**就会对Thread类中的threadlocals进行初始化，并且以当前ThreadLocal变量为键值，以ThreadLocal要保存的值为value，存到 threadLocals；

然后在当前线程里面，如果要使用ThreadLocal对象，就可以通过get方法获得该线程的threadLocals，然后以该ThreadLocal对象为键取得其对应的 Value，也就是ThreadLocal对象中所存储的值；

三、ThreadLocal的应用场景

Java 中，类 ThreadLocal 解决的是变量在不同线程间的隔离性。最常见的 ThreadLocal 使用场景有 数据库连接问题、Session管理等。

3.1 数据库连接问题

private static ThreadLocal connectionHolder = new ThreadLocal() {

    public Connection initialValue() {

        return DriverManager.getConnection(DB_URL);

    }

};

public static Connection getConnection() {

    return connectionHolder.get();

}

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3.2 Session管理

private static final ThreadLocal threadSession = new ThreadLocal();

public static Session getSession() throws InfrastructureException {

    Session s = (Session) threadSession.get();

    try {

        if (s == null) {

            s = getSessionFactory().openSession();

            threadSession.set(s);

        }

    } catch (HibernateException ex) {

        throw new InfrastructureException(ex);

    }

    return s;

}

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3.3 Thread-per-Request(一个请求对应一个服务器线程)

在经典Web交互模型中，请求的处理基本上采用的都是“一个请求对应一个服务器线程”的处理方式，因此就可以将请求设置成类似ThreadLocal的形式，这样，当某个服务器线程来处理请求时，就可以独享该请求的处理；

四、ThreadLocal的一般使用步骤

ThreadLocal使用步骤一般分为三步：

创建一个ThreadLocal对象threadXxx,用来保存线程间需要隔离处理的对象xxx;

提供一个获取要隔离访问的数据的方法 getXxx()，在方法中判断，若 ThreadLocal对象为null时候，应该 new() 一个隔离访问类型的对象;

在线程类的run()方法中，通过getXxx()方法获取要操作的数据，这样可以保证每个线程对应一个数据对象，在任何时刻都操作的是这个对象，不会交叉。

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