ThreadLocal原理及使用示例
簡介：本文已一個簡要的代碼示例介紹ThreadLocal類的基本使用方式，在此基礎上結合圖片闡述它的內部工作原理。
歡迎探討，如有錯誤敬請指正
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1. ThreadLocal<T> 簡介和使用示例
ThreadLocal只有一個無參的構造方法
public ThreadLocal()
ThreadLocal的相關方法
public T get() public void set(T value) public void remove() protected T initialValue()
initialValue方法的訪問修飾符是protected，該方法為第一次調用get方法提供一個初始值。默認情況下，第一次調用get方法返回值null。在使用時，我們一般會復寫ThreadLocal的initialValue方法,使第一次調用get方法時返回一個我們設定的初始值。
下面是一個ThreadLocal的一個簡單使用示例
package javalearning;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
public class ThreadLocalDemo {
/*定義了1個ThreadLocal<Integer>對象，
*並復寫它的initialValue方法，初始值是3*/
private ThreadLocal<Integer> tlA = new ThreadLocal<Integer>(){
protected Integer initialValue(){
return 3;
}
};
/*
private ThreadLocal<Integer> tlB = new ThreadLocal<Integer>(){
protected Integer initialValue(){
return 5;
}
};
*/
/*設置一個信號量，許可數為1，讓三個線程順序執行*/
Semaphore semaphore = new Semaphore(1);
private Random rnd = new Random();
/*Worker定義為內部類實現了Runnable接口,tlA定義在外部類中，
每個線程中調用這個對象的get方法，再調用一個set方法設置一個隨機值*/
public class Worker implements Runnable{
@Override
public void run(){
try {
Thread.sleep(rnd.nextInt(1000)); /*隨機延時1s以內的時間*/
semaphore.acquire();/*獲取許可*/
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
int valA = tlA.get();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" tlA initial val : "+ valA);
valA = rnd.nextInt();
tlA.set(valA);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" tlA new val: "+ valA);
/*
int valB = tlB.get();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" tlB initial val : "+ valB);
valB = rnd.nextInt();
tlA.set(valB);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" tlB 2 new val: "+ valB);
*/
semaphore.release();
/*在線程池中,當線程退出之前一定要記得調用remove方法，因為在線程池中的線程對象是循環使用的*/
tlA.remove();
/*tlB.remove();*/
}
}
/*創建三個線程，每個線程都會對ThreadLocal對象tlA進行操作*/
public static void main(String[] args){
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(3);
ThreadLocalDemo tld = new ThreadLocalDemo();
es.execute(tld.new Worker());
es.execute(tld.new Worker());
es.execute(tld.new Worker());
es.shutdown();
}
}
運行結果
pool-1-thread-1 tlA initial val : 3 pool-1-thread-1 tlA new val: -1288455998 pool-1-thread-3 tlA initial val : 3 pool-1-thread-3 tlA new val: 112537197 pool-1-thread-2 tlA initial val : 3 pool-1-thread-2 tlA new val: -12271334
從運行結果可以看出，每個線程第一次調用TheadLocal對象的get方法時都得到初始值3，註意我們上面的代碼是讓三個線程順序執行，顯然從運行結果看，pool-1-thread-1線程結束後設置的新值，對pool-1-thread-3線程是沒有影響的，pool-1-thread-3線程完成後設置的新值對pool-1-thread-2線程也沒有影響。這就仿佛把ThreadLocal對象當做每個線程內部的對象一樣，但實際上tlA對象是個外部類對象，內部類Worker訪問到的是同一個tlA對象，也就是說是被各個線程共享的。這是如何做到的呢？我們現在就來看看ThreadLocal對象的內部原理。
2. ThreadLocal<T>的原理
首先，在Thread類中定義了一個threadLocals，它是ThreadLocal.ThreadLocalMap對象的引用,默認值是null。ThreadLocal.ThreadLocalMap對象表示了一個以開放地址形式的散列表。當我們在線程的run方法中第一次調用ThreadLocal對象的get方法時，會為當前線程創建一個ThreadLocalMap對象。也就是每個線程都各自有一張獨立的散列表，以ThreadLocal對象作為散列表的key，set方法中的值作為value（第一次調用get方法時，以initialValue方法的返回值作為value）。顯然我們可以定義多個ThreadLocal對象，而我們一般將ThreadLocal對象定義為static類型或者外部類中。上面所表達的意思就是，相同的key在不同的散列表中的值必然是獨立的，每個線程都是在各自的散列表中執行操作。
TheadLocal中的get源代碼
public T get() {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);//這裏的this是指當前的ThreadLocal對象
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
return setInitialValue();
}
3. 參考內容
[1]. Java並發編程：深入剖析ThreadLocal
[2]. [Java並發包學習七]解密ThreadLocal
ThreadLocal原理及使用示例