Java多线程:带你了解神秘的线程变量 ThreadLocal

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前言 在 Java多线程中,线程变量ThreadLocal非常重要,但对于很多开发者来说,这并不容易理解,甚至…

前言

在 Java多线程中,线程变量ThreadLocal非常重要,但对于很多开发者来说,这并不容易理解,甚至觉得有点神秘

今天,我将献上一份 ThreadLocal的介绍 & 实战攻略,希望你们会喜欢。

目录

Java多线程:带你了解神秘的线程变量 ThreadLocal

1. 简介

Java多线程:带你了解神秘的线程变量 ThreadLocal

我自己是一个从事了6年的Java全栈工程师,最近整理了一套适合2019年学习的Java大数据资料,从基础的Java、大数据面向对象到进阶的框架知识都有整理哦,可以来我的主页免费领取哦。

2. 使用流程

主要是创建ThreadLocal变量 & 访问ThreadLocal变量

2.1 创建ThreadLocal变量

共有3种方式,具体如下

// 1. 直接创建对象

private ThreadLocal myThreadLocal = new ThreadLocal()

// 2. 创建泛型对象

private ThreadLocal myThreadLocal = new ThreadLocal();

// 3. 创建泛型对象 & 初始化值

// 指定泛型的好处:不需要每次对使用get()方法返回的值作强制类型转换

private ThreadLocal myThreadLocal = new ThreadLocal() {

@Override

protected String initialValue() {

return “This is the initial value”;

}

};

// 特别注意:

// 1. ThreadLocal实例 = 类中的private、static字段

// 2. 只需实例化对象一次 & 不需知道它是被哪个线程实例化

// 3. 每个线程都保持 对其线程局部变量副本 的隐式引用

// 4. 线程消失后,其线程局部实例的所有副本都会被垃圾回收(除非存在对这些副本的其他引用)

// 5. 虽然所有的线程都能访问到这个ThreadLocal实例,但是每个线程只能访问到自己通过调用ThreadLocal的set()设置的值

// 即 哪怕2个不同的线程在同一个`ThreadLocal`对象上设置了不同的值,他们仍然无法访问到对方的值

2.2 访问ThreadLocal变量

// 1. 设置值:set()

// 需要传入一个Object类型的参数

myThreadLocal.set(“初始值”);

// 2. 读取ThreadLocal变量中的值:get()

// 返回一个Object对象

String threadLocalValue = (String) myThreadLocal.get();

3. 具体使用

以下则是测试代码

public class ThreadLocalTest {

// 测试代码

public static void main(String[] args){

// 新开2个线程用于设置 & 获取 ThreadLoacl的值

MyRunnable runnable = new MyRunnable();

new Thread(runnable, “线程1”).start();

new Thread(runnable, “线程2”).start();

}

// 线程类

public static class MyRunnable implements Runnable {

// 创建ThreadLocal & 初始化

private ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal(){

@Override

protected String initialValue() {

return “初始化值”;

}

};

@Override

public void run() {

// 运行线程时,分别设置 & 获取 ThreadLoacl的值

String name = Thread.currentThread().getName();

threadLocal.set(name + “的threadLocal”); // 设置值 = 线程名

try {

Thread.sleep(1000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println(name + “:” + threadLocal.get());

}

}

}

测试结果

线程1:线程1的threadLocal

线程2:线程2的threadLocal

// 从上述结果看出,在2个线程分别设置ThreadLocal值 & 分别获取,结果并未互相干扰

4. 实现原理

核心原理

ThreadLocal类中有1个Map(称:ThreadLocalMap):用于存储每个线程 & 该线程设置的存储在ThreadLocal变量的值

ThreadLocalMap的键Key = 当前ThreadLocal实例、值value = 该线程设置的存储在ThreadLocal变量的值

该key是 ThreadLocal对象的弱引用;当要抛弃掉ThreadLocal对象时,垃圾收集器会忽略该 key的引用而清理掉ThreadLocal对象

关于如何设置 & 获取 ThreadLocal变量里的值,具体请看下面的源码分析

请直接看代码注释

// ThreadLocal的源码

public class ThreadLocal {

/**

* 设置ThreadLocal变量引用的值

* ThreadLocal变量引用 指向 ThreadLocalMap对象,即设置ThreadLocalMap的值 = 该线程设置的存储在ThreadLocal变量的值

* ThreadLocalMap的键Key = 当前ThreadLocal实例

* ThreadLocalMap的值 = 该线程设置的存储在ThreadLocal变量的值

**/

public void set(T value) {

// 1. 获得当前线程

Thread t = Thread.currentThread();

// 2. 获取该线程的ThreadLocalMap对象 ->>分析1

ThreadLocalMap map = getMap(t);

// 3. 若该线程的ThreadLocalMap对象已存在,则替换该Map里的值;否则创建1个ThreadLocalMap对象

if (map != null)

map.set(this, value);// 替换

else

createMap(t, value);// 创建->>分析2

}

/**

* 获取ThreadLocal变量里的值

* 由于ThreadLocal变量引用 指向 ThreadLocalMap对象,即获取ThreadLocalMap对象的值 = 该线程设置的存储在ThreadLocal变量的值

**/

public T get() {

// 1. 获得当前线程

Thread t = Thread.currentThread();

// 2. 获取该线程的ThreadLocalMap对象

ThreadLocalMap map = getMap(t);

// 3. 若该线程的ThreadLocalMap对象已存在,则直接获取该Map里的值;否则则通过初始化函数创建1个ThreadLocalMap对象

if (map != null) {

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

if (e != null)

return (T)e.value; // 直接获取值

}

return setInitialValue(); // 初始化

}

/**

* 初始化ThreadLocal的值

**/

private T setInitialValue() {

T value = initialValue();

// 1. 获得当前线程

Thread t = Thread.currentThread();

// 2. 获取该线程的ThreadLocalMap对象

ThreadLocalMap map = getMap(t);

// 3. 若该线程的ThreadLocalMap对象已存在,则直接替换该值;否则则创建

if (map != null)

map.set(this, value); // 替换

else

createMap(t, value); // 创建->>分析2

return value;

}

/**

* 分析1:获取当前线程的threadLocals变量引用

**/

ThreadLocalMap getMap(Thread t) {

return t.threadLocals;

}

/**

* 分析2:创建当前线程的ThreadLocalMap对象

**/

void createMap(Thread t, T firstValue) {

// 新创建1个ThreadLocalMap对象 放入到 Thread类的threadLocals变量引用中:

// a. ThreadLocalMap的键Key = 当前ThreadLocal实例

// b. ThreadLocalMap的值 = 该线程设置的存储在ThreadLocal变量的值

t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);

// 即 threadLocals变量 属于 Thread类中 ->> 分析3

}

}

/**

* 分析3:Thread类 源码分析

**/

public class Thread implements Runnable {

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

// 即 Thread类持有threadLocals变量

// 线程类实例化后,每个线程对象拥有独立的threadLocals变量变量

// threadLocals变量在 ThreadLocal对象中 通过set() 或 get()进行操作

}

5. 额外补充

5.1 ThreadLocal如何做到线程安全

每个线程拥有自己独立的ThreadLocals变量(指向ThreadLocalMap对象 )

每当线程 访问 ThreadLocals变量时,访问的都是各自线程自己的ThreadLocalMap变量(键 – 值)

ThreadLocalMap变量的键 key = 唯一 = 当前ThreadLocal实例

上述3点 保证了线程间的数据访问隔离,即线程安全

测试代码

public class ThreadLocalTest {

// 测试代码

public static void main(String[] args){

// 新开2个线程用于设置 & 获取 ThreadLoacl的值

MyRunnable runnable = new MyRunnable();

new Thread(runnable, “线程1”).start();

new Thread(runnable, “线程2”).start();

}

// 线程类

public static class MyRunnable implements Runnable {

// 创建ThreadLocal & 初始化

private ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal(){

@Override

protected String initialValue() {

return “初始化值”;

}

};

@Override

public void run() {

// 运行线程时,分别设置 & 获取 ThreadLoacl的值

String name = Thread.currentThread().getName();

threadLocal.set(name + “的threadLocal”); // 设置值 = 线程名

try {

Thread.sleep(1000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println(name + “:” + threadLocal.get());

}

}

}

测试结果

线程1:线程1的threadLocal

线程2:线程2的threadLocal

// 从上述结果看出,在2个线程分别设置ThreadLocal值 & 分别获取,结果并未互相干扰

5.2 与同步机制的区别

Java多线程:带你了解神秘的线程变量 ThreadLocal

我自己是一个从事了6年的Java全栈工程师,最近整理了一套适合2019年学习的Java大数据资料,从基础的Java、大数据面向对象到进阶的框架知识都有整理哦,可以来我的主页免费领取哦。

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