简单学：并发编程之 ThreadLocal

关于java并发编程的相关文章都是阅读了《java并发编程实战》之后的读书笔记总结

概述

ThreadLocal其实是线程封闭的一种规范化的实现，它通过提供一组get和set的接口为每个使用该变量的线程保存一份独立的副本。对于那种按线程多实例（每个线程对应一个实例）的对象的访问，并且这个对象很多地方都要用到的情况（例如数据库连接管理、会话session管理以及线程私有的消息队列等），ThreadLocal就会展现出它的魅力。

下面的这个小例子展示了ThreadLocal的常规使用：

public class ThreadResource {

    private String threadName;
    private int threadId;

    public ThreadResource(int threadId, String threadName) {
        this.threadId = threadId;
        this.threadName = threadName;
    }

    public String getThreadName() {
        return threadName;
    }

    public void setThreadName(String threadName) {
        this.threadName = threadName;
    }

    public int getThreadId() {
        return threadId;
    }

    public void setThreadId(int threadId) {
        this.threadId = threadId;
    }
}

public class Test {
    //以一个静态实例的方式持有一个ThreadLocal对象,它里面以map的形式存储了线程的局部变量
    static ThreadLocal<ThreadResource> resoursePackage = new ThreadLocal<ThreadResource>() {
        @Override
        protected ThreadResource initialValue() {
            return new ThreadResource(0, "initialThread");
        }
    };

    private static class TestThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            resoursePackage.set(new ThreadResource(1, "testThread"));
            System.out.println(resoursePackage.get().getThreadName() + resoursePackage.get().getThreadId());
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(resoursePackage.get().getThreadName() + resoursePackage.get().getThreadId());
        new TestThread().start();
    }
}

源码解析ThreadLocal的实现

• get()方法的实现

public T get() {
    //获取当前threadlocal变量所属的线程
    Thread t = Thread.currentThread();
    //根据线程获取到一个ThreadLocalMap的对象
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    //如果线程已经绑定了一个ThreadLocalMap对象的话，则从中获取到里面所保存的值，否则使用初始化的值
    if (map != null) {
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T) e.value;
            return result;
        }
    }
    return setInitialValue();
}

我们看一下上面getMap()的方法的实现

ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
    //返回线程的一个ThreadLocalMap的成员变量,下面是该成员变量在threa类中的声明
    //ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained by the ThreadLocal class.
    //ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = ull;
    return t.threadLocals;
}

再看一下线程尚未绑定ThreadLocalMap对象的时候，调用的 setInitialValue() 的方法的实现

private T setInitialValue() {
    //initialValue（）就是我们在新建一个ThreadLocal变量的时候，实现的protected的那个方法。
    T value = initialValue();
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    else
        //由此我们可知，线程尚未绑定到ThreadLocalMap对象的时候
        //ThreadLocal为我们使用在initialValue设置的值初始化了一个对象值，并绑定到该线程上。
        createMap(t, value);
    return value;
}

在上面的代码中，我们一直提及到了一个ThreadLocalMap的类，它其实是在ThreadLocal的一个静态内部类，它是一个ThreadLocal自定义的hash map对象，用于保存线程的局部变量。在它里面，又包含了一个Entry的静态内部类，它里面就是对应的所要存储的值。我们看一下源码的实现

static class ThreadLocalMap {
    static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
        Object value;
        //以ThreadLocal对象作为键值，保存threadlocal变量所包含的值
        //我们在ThreadLocal的get方法当中也是根据threadlocal变量取出所存储的值
        Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
            super(k);
            value = v;
        }
    }
}

• set()方法的实现

public void set(T value) {
    //获取threadlocal对象所属的线程
    Thread t = Thread.currentThread();
    //获取线程所绑定的ThreadLocalMap对象
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    else
        //在线程尚未初始化并绑定ThreadLocalMap对象的时候，使用给定的value值新建一个，并将线程与该对对象关联起来
        createMap(t, value);
}

在阅读了上面的源码之后，我们大概已经明白了ThreadLocal是怎么做到为每个线程保存一份引用对象的拷贝的值的。每个thread对象都会持有一个ThreadLocal.ThreadLocalMap的对象的引用，而我们通过ThreadLocal对象找到了线程所持有的这个ThreadLocalMap对象，并往其中添加、移除或获得我们所要保存的引用对象的值。

关于ThreadLocalMap里面实现的自定义的hash map我们可以在ThreadLocal的源码中深入了解，这里不做进一步的深入。