深入浅出ThreadLocal

一、ThreadLocal概述

       学习JDK中的类，首先看下JDK API对此类的描述，描述如下：

JDK API 写道

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。

    API表达了下面几种观点：

1、ThreadLocal不是线程，是线程的一个变量，你可以先简单理解为线程类的属性变量。

2、ThreadLocal 在类中通常定义为静态类变量。

3、每个线程有自己的一个ThreadLocal，它是变量的一个‘拷贝’，修改它不影响其他线程。

 

    既然定义为类变量，为何为每个线程维护一个副本（姑且成为‘拷贝’容易理解），让每个线程独立访问？多线程编程的经验告诉我们，对于线程共享资源（你可以理解为属性），资源是否被所有线程共享，也就是说这个资源被一个线程修改是否影响另一个线程的运行，如果影响我们需要使用synchronized同步，让线程顺序访问。

 

   ThreadLocal适用于资源共享但不需要维护状态的情况，也就是一个线程对资源的修改，不影响另一个线程的运行；这种设计是‘空间换时间’，synchronized顺序执行是‘时间换取空间’。

 

二、ThreadLocal方法介绍

 

 

T	get()           返回此线程局部变量的当前线程副本中的值。
protected  T	initialValue()           返回此线程局部变量的当前线程的“初始值”。
void	remove()           移除此线程局部变量当前线程的值。
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。

 

三、深入源码

    ThreadLocal有一个ThreadLocalMap静态内部类，你可以简单理解为一个MAP，这个‘Map’为每个线程复制一个变量的‘拷贝’存储其中。

    当线程调用ThreadLocal.get()方法获取变量时,首先获取当前线程引用，以此为key去获取响应的ThreadLocalMap，如果此‘Map’不存在则初始化一个，否则返回其中的变量，代码如下：

    

 public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null)
                return (T)e.value;
        }
        return setInitialValue();
 }

    调用get方法如果此Map不存在首先初始化，创建此map，将线程为key，初始化的vlaue存入其中，注意此处的initialValue，我们可以覆盖此方法，在首次调用时初始化一个适当的值。setInitialValue代码如下：

    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;
    }

 

    set方法相对比较简单如果理解以上俩个方法，获取当前线程的引用，从map中获取该线程对应的map，如果map存在更新缓存值，否则创建并存储，代码如下：

    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

 

    对于ThreadLocal在何处存储变量副本，我们看getMap方法：获取的是当前线程的ThreadLocal类型的threadLocals属性。显然变量副本存储在每一个线程中。

  

/**
 * 获取线程的ThreadLocalMap 属性实例
 */
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
  }

 

    上面我们知道变量副本存放于何处，这里我们简单说下如何被java的垃圾收集机制收集，当我们不在使用是调用set(null)，此时不在将引用指向该‘map’，而线程退出时会执行资源回收操作，将申请的资源进行回收，其实就是将属性的引用设置为null。这时已经不在有任何引用指向该map，故而会被垃圾收集。

 

 四、ThreadLocal应用示例

   

      在我的另一篇文章，对ThreadLocal的使用做了一个实例，此示例也可以用作生产环境，请参见：http://ari.iteye.com/blog/757641

 

 

如有问题请留言讨论，谢谢

评论

2 楼 hoorace 2010-09-08  

ThreadLocal 系统是不会GC的，你到remove方法在神马地方？

1 楼 xiaoxiaoniao 2010-09-08  

非常好的总结。
其核心思想就是用Map来管理局部变量的副本，是这样？