关于java多线程浅析四：ThreadLocal

什么是ThreadLocal ?

乍一看,ThreadLocal这个单词还以为根据直译是”本地线程”，是一个线程？其实不然，其实ThreadLocal可以理解成一个工具，一个操作每个线程中都独有的map的入口。与同步机制不同，ThreadLocal提供了另一种针对多线程访问变量冲突问题的解决思路。同步机制采用了“以时间换空间”的方式，而ThreadLocal采用了“以空间换时间”的方式。前者仅提供一份变量，让不同的线程排队访问，而后者为每一个线程都提供了一份变量，因此可以同时访问而互不影响。ThreadLocal的翻译成中文可以简单理解成“线程本地变量”，也就是每个线程所持有的局部变量。

简单代码示例：

public class TestThreadLocalB implements Runnable{
//创建一个ThreadLocal 实例
private final static ThreadLocal numLocal = new ThreadLocal();
public static void main(String[] args) {
TestThreadLocalB tlB = new TestThreadLocalB();
Thread t1 = new Thread(tlB,"t1");//创建线程t1
Thread t2 = new Thread(tlB,"t2");//创建线程t2
t1.start();
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
t2.start();
}
@Override
public void run() {
generateNum();//每个线程都创建一个随机数
}
private void generateNum(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" start 。。。");
//产生一个随机数
Random random = new Random();
int num = random.nextInt(100);
Number number = getNum();
number.setNum(num);
//setNum
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" set number is : "+number.getNum());
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//看一下同一个线程getNum是否是本线程setNum的值
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" read number is : "+number.getNum());
}
private Number getNum(){
//先从ThreadLocal中获取，为空则新建
Number number = (Number) numLocal.get();
if(number == null){
number = new Number();
numLocal.set(number);
}
return number;
}
}

Number 代码很简单，只有一个 int 类型的 num 变量。

某一次运行结果：

t1 start 。。。
t1 set number is : 93
t2 start 。。。
t2 set number is : 44
t1 read number is : 93
t2 read number is : 44

可以看出，每一个线程都能取出自己set的值。

那么ThreadLocal到底是怎么实现这个效果的呢？

ThreadLocal实现原理

其实，每一个Thread都维护一个ThreadLocalMap映射表。而这个映射表中的Entry的key指向的就是ThreadLocal，value存放的是具体的变量。

再来看一下ThreadLocal的源码：

get 方法源码：

public T get() {
//获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
//获取当前线程维护的ThreadLocalMap
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
//（1） map不为空且map中的Entry不为空时，直接返回Entry.value
return result;
}
}
//（2） 1不成立则调用setInitialValue方法
return setInitialValue();
}

setInitialValue 方法源码：

private T setInitialValue() {
//初始化value值
T value = initialValue();
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
//map为空则创建一个ThreadLocalMap，并初始化
createMap(t, value);
return value;
}

再看一下set方法源码：

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

其实根据源码可以看到，ThreadLocal的实现原理很简单，一切都是依据Thread类型中维护的ThreadLocalMap而建立起来的。无论是get方法还是set方法都是先获取当前线程，在获取当前线程中维护的ThreadLocalMap，在针对这个map来进行操作。

关于ThreadLocalMap

关于ThreadLocalMap这个类可能稍微有一些解释不清，其实这个类是定义在了ThreadLocal类中。

ThreadLocal下：

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但是注意，ThreadLocalMap只是定义在了ThreadLocal中，并不是ThreadLocalMap与Thread没有联系。看一下Thread源码就会知道：



再看看ThreadLocal中的getMap方法就能知道ThreadLocalMap与Thread之间的关系了：



还有createMap方法：



这里getMap和createMap方法中的 t.threadLocals 就是上图中Thread类中对ThreadLocalMap的引用。而ThreadLocal自身并没有ThreadLocalMap 的实例对象，ThreadLocal中用到的ThreadLocalMap对象都是从当前线程中获取的。