前言
今天要研究的是ThreadLocal幔嗦，這個我在一年前學(xué)習(xí)JavaWeb基礎(chǔ)的時候接觸過一次，當(dāng)時在baidu搜出來的第一篇博文ThreadLocal杠娱，在評論下很多開發(fā)者認(rèn)為那博主理解錯誤编丘，給出了很多有關(guān)的鏈接來指正(可原博主可能沒上博客了与学，一直沒做修改)彤悔。我也去學(xué)習(xí)了一番，可惜的是當(dāng)時還沒有記錄的習(xí)慣索守，直到現(xiàn)在僅僅記住了一些當(dāng)時學(xué)過的皮毛晕窑。
因此，做一些技術(shù)的記錄是很重要的～同時卵佛，ThreadLocal也是面試非常常見的面試題杨赤，對Java開發(fā)者而言也是一個必要掌握的知識點～
當(dāng)然了，如果我有寫錯的地方請大家多多包涵截汪，歡迎在評論下留言指正～
一疾牲、什么是ThreadLocal
聲明：本文使用的是JDK 1.8
首先我們來看一下JDK的文檔介紹：
/**
* This class provides thread-local variables. These variables differ from
* their normal counterparts in that each thread that accesses one (via its
* {@code get} or {@code set} method) has its own, independently initialized
* copy of the variable. {@code ThreadLocal} instances are typically private
* static fields in classes that wish to associate state with a thread (e.g.,
* a user ID or Transaction ID).
*
* <p>For example, the class below generates unique identifiers local to each
* thread.
* A thread's id is assigned the first time it invokes {@code ThreadId.get()}
* and remains unchanged on subsequent calls.
*/
結(jié)合我的總結(jié)可以這樣理解：ThreadLocal提供了線程的局部變量，每個線程都可以通過set()和get()來對這個局部變量進(jìn)行操作衙解，但不會和其他線程的局部變量進(jìn)行沖突阳柔，實現(xiàn)了線程的數(shù)據(jù)隔離～。
簡要言之：往ThreadLocal中填充的變量屬于當(dāng)前線程蚓峦，該變量對其他線程而言是隔離的舌剂。
二、為什么要學(xué)習(xí)ThreadLocal暑椰？
從上面可以得出：ThreadLocal可以讓我們擁有當(dāng)前線程的變量霍转，那這個作用有什么用呢？一汽？谴忧？
2.1管理Connection
最典型的是管理數(shù)據(jù)庫的Connection：當(dāng)時在學(xué)JDBC的時候，為了方便操作寫了一個簡單數(shù)據(jù)庫連接池角虫，需要數(shù)據(jù)庫連接池的理由也很簡單沾谓，頻繁創(chuàng)建和關(guān)閉Connection是一件非常耗費資源的操作，因此需要創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫連接池～
那么戳鹅，數(shù)據(jù)庫連接池的連接怎么管理呢均驶？？我們交由ThreadLocal來進(jìn)行管理枫虏。為什么交給它來管理呢妇穴？？ThreadLocal能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)前線程的操作都是用同一個Connection隶债，保證了事務(wù)!
當(dāng)時候?qū)懙拇a：
public class DBUtil {
//數(shù)據(jù)庫連接池
private static BasicDataSource source;
//為不同的線程管理連接
private static ThreadLocal<Connection> local;
static {
try {
//加載配置文件
Properties properties = new Properties();
//獲取讀取流
InputStream stream = DBUtil.class.getClassLoader().getResourceAsStream("連接池/config.properties");
//從配置文件中讀取數(shù)據(jù)
properties.load(stream);
//關(guān)閉流
stream.close();
//初始化連接池
source = new BasicDataSource();
//設(shè)置驅(qū)動
source.setDriverClassName(properties.getProperty("driver"));
//設(shè)置url
source.setUrl(properties.getProperty("url"));
//設(shè)置用戶名
source.setUsername(properties.getProperty("user"));
//設(shè)置密碼
source.setPassword(properties.getProperty("pwd"));
//設(shè)置初始連接數(shù)量
source.setInitialSize(Integer.parseInt(properties.getProperty("initsize")));
//設(shè)置最大的連接數(shù)量
source.setMaxActive(Integer.parseInt(properties.getProperty("maxactive")));
//設(shè)置最長的等待時間
source.setMaxWait(Integer.parseInt(properties.getProperty("maxwait")));
//設(shè)置最小空閑數(shù)
source.setMinIdle(Integer.parseInt(properties.getProperty("minidle")));
//初始化線程本地
local = new ThreadLocal<>();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static Connection getConnection() throws SQLException {
if(local.get()!=null){
return local.get();
}else{
//獲取Connection對象
Connection connection = source.getConnection();
//把Connection放進(jìn)ThreadLocal里面
local.set(connection);
//返回Connection對象
return connection;
}
}
//關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接
public static void closeConnection() {
//從線程中拿到Connection對象
Connection connection = local.get();
try {
if (connection != null) {
//恢復(fù)連接為自動提交
connection.setAutoCommit(true);
//這里不是真的把連接關(guān)了,只是將該連接歸還給連接池
connection.close();
//既然連接已經(jīng)歸還給連接池了,ThreadLocal保存的Connction對象也已經(jīng)沒用了
local.remove();
}
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
同樣的腾它，Hibernate對Connection的管理也是采用了相同的手法(使用ThreadLocal，當(dāng)然了Hibernate的實現(xiàn)是更強大的)～
2.2避免一些參數(shù)傳遞
避免一些參數(shù)的傳遞的理解可以參考一下Cookie和Session：
- 每當(dāng)我訪問一個頁面的時候死讹，瀏覽器都會幫我們從硬盤中找到對應(yīng)的Cookie發(fā)送過去瞒滴。
- 瀏覽器是十分聰明的，不會發(fā)送別的網(wǎng)站的Cookie過去，只帶當(dāng)前網(wǎng)站發(fā)布過來的Cookie過去妓忍。
瀏覽器就相當(dāng)于我們的ThreadLocal虏两，它僅僅會發(fā)送我們當(dāng)前瀏覽器存在的Cookie(ThreadLocal的局部變量)，不同的瀏覽器對Cookie是隔離的(Chrome,Opera,IE的Cookie是隔離的【在Chrome登陸了世剖，在IE你也得重新登陸】)定罢，同樣地：線程之間ThreadLocal變量也是隔離的....
那上面避免了參數(shù)的傳遞了嗎？旁瘫？其實是避免了祖凫。Cookie并不是我們手動傳遞過去的，并不需要寫<input name= cookie/>來進(jìn)行傳遞參數(shù)...
在編寫程序中也是一樣的：日常中我們要去辦理業(yè)務(wù)可能會有很多地方用到身份證酬凳，各類證件惠况，每次我們都要掏出來很麻煩
// 咨詢時要用身份證，學(xué)生證粱年，房產(chǎn)證等等....
public void consult(IdCard idCard,StudentCard studentCard,HourseCard hourseCard){
}
// 辦理時還要用身份證售滤，學(xué)生證罚拟，房產(chǎn)證等等....
public void manage(IdCard idCard,StudentCard studentCard,HourseCard hourseCard) {
}
//......
而如果用了ThreadLocal的話台诗，ThreadLocal就相當(dāng)于一個機構(gòu)，ThreadLocal機構(gòu)做了記錄你有那么多張證件赐俗。用到的時候就不用自己掏了拉队，問機構(gòu)拿就可以了。
在咨詢時的時候就告訴機構(gòu)：來阻逮，把我的身份證粱快、房產(chǎn)證、學(xué)生證通通給他叔扼。在辦理時又告訴機構(gòu)：來事哭，把我的身份證、房產(chǎn)證瓜富、學(xué)生證通通給他鳍咱。...
// 咨詢時要用身份證，學(xué)生證与柑，房產(chǎn)證等等....
public void consult(){
threadLocal.get();
}
// 辦理時還要用身份證谤辜，學(xué)生證，房產(chǎn)證等等....
public void takePlane() {
threadLocal.get();
}
這樣是不是比自己掏方便多了价捧。
當(dāng)然了丑念，ThreadLocal可能還會有其他更好的作用，如果知道的同學(xué)可在評論留言哦～～～
三结蟋、ThreadLocal實現(xiàn)的原理
想要更好地去理解ThreadLocal脯倚，那就得翻翻它是怎么實現(xiàn)的了～～～
聲明：本文使用的是JDK 1.8
首先，我們來看一下ThreadLocal的set()方法嵌屎，因為我們一般使用都是new完對象挠将，就往里邊set對象了
public void set(T value) {
// 得到當(dāng)前線程對象
Thread t = Thread.currentThread();
// 這里獲取ThreadLocalMap
ThreadLocalMap map = getMap(t);
// 如果map存在胳岂，則將當(dāng)前線程對象t作為key，要存儲的對象作為value存到map里面去
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
上面有個ThreadLocalMap舔稀，我們?nèi)タ纯催@是什么乳丰？
static class ThreadLocalMap {
/**
* The entries in this hash map extend WeakReference, using
* its main ref field as the key (which is always a
* ThreadLocal object). Note that null keys (i.e. entry.get()
* == null) mean that the key is no longer referenced, so the
* entry can be expunged from table. Such entries are referred to
* as "stale entries" in the code that follows.
*/
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
//....很長
}
通過上面我們可以發(fā)現(xiàn)的是ThreadLocalMap是ThreadLocal的一個內(nèi)部類。用Entry類來進(jìn)行存儲
我們的值都是存儲到這個Map上的内贮，key是當(dāng)前ThreadLocal對象产园！
如果該Map不存在，則初始化一個：
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
如果該Map存在夜郁，則從Thread中獲仁惭唷！
/**
* Get the map associated with a ThreadLocal. Overridden in
* InheritableThreadLocal.
*
* @param t the current thread
* @return the map
*/
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
Thread維護(hù)了ThreadLocalMap變量
/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
* by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null
從上面又可以看出竞端，ThreadLocalMap是在ThreadLocal中使用內(nèi)部類來編寫的屎即，但對象的引用是在Thread中！
于是我們可以總結(jié)出：Thread為每個線程維護(hù)了ThreadLocalMap這么一個Map事富，而ThreadLocalMap的key是LocalThread對象本身技俐，value則是要存儲的對象
有了上面的基礎(chǔ)，我們看get()方法就一點都不難理解了：
public T get() {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
return setInitialValue();
}
3.1ThreadLocal原理總結(jié)
- 每個Thread維護(hù)著一個ThreadLocalMap的引用
- ThreadLocalMap是ThreadLocal的內(nèi)部類统台，用Entry來進(jìn)行存儲
- 調(diào)用ThreadLocal的set()方法時雕擂，實際上就是往ThreadLocalMap設(shè)置值，key是ThreadLocal對象贱勃，值是傳遞進(jìn)來的對象
- 調(diào)用ThreadLocal的get()方法時井赌，實際上就是往ThreadLocalMap獲取值，key是ThreadLocal對象
- ThreadLocal本身并不存儲值贵扰，它只是作為一個key來讓線程從ThreadLocalMap獲取value仇穗。
正因為這個原理，所以ThreadLocal能夠?qū)崿F(xiàn)“數(shù)據(jù)隔離”戚绕，獲取當(dāng)前線程的局部變量值纹坐，不受其他線程影響～
四、避免內(nèi)存泄露
我們來看一下ThreadLocal的對象關(guān)系引用圖：
ThreadLocal內(nèi)存泄漏的根源是：由于ThreadLocalMap的生命周期跟Thread一樣長列肢，如果沒有手動刪除對應(yīng)key就會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏恰画，而不是因為弱引用。
想要避免內(nèi)存泄露就要手動remove()掉瓷马！
五拴还、總結(jié)
ThreadLocal這方面的博文真的是數(shù)不勝數(shù)，隨便一搜就很多很多～站在前人的肩膀上總結(jié)了這篇博文～
最后要記住的是:ThreadLocal設(shè)計的目的就是為了能夠在當(dāng)前線程中有屬于自己的變量欧聘，并不是為了解決并發(fā)或者共享變量的問題
如果看得不夠過癮片林，覺得不夠深入的同學(xué)可參考下面的鏈接，很多的博主還開展了一些擴展知識，我就不一一展開了～
參考博文：
