多线程之ThreadLocal

多线程访问同一个共享变量的时候容易出现并发问题，特别是多个线程对一个变量进行写入的时候，
为了保证线程安全，一般使用者在访问共享变量的时候需要进行额外的同步措施。
同步一般都是加锁，这样使用成本比较高，需要对锁有一定的了解。
于是jdk提供了另外一种措施，如果你创建了线程本地变量，那么访问这个变量的每个线程都有这个变量的一个本地副本，
多线程操作这个变量时，实际操作的是自己的本地内存里的变量，很好的解决了线程安全问题。

使用示例

package com.pimee.thread;

public class ThreadLocalTest {
    static ThreadLocal<String> localParam = new ThreadLocal<>();

    static void print(String str) {
        //打印当前线程中本地内存中本地变量的值
        System.out.println(str + " :" + localParam.get());
        //清除本地内存中的本地变量
//        localVar.remove();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1  = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //设置线程1中本地变量的值
                localParam.set("localParam1");
                //调用打印方法
                print("thread1");
                //打印本地变量
                System.out.println("after remove : " + localParam.get());
            }
        });

        Thread t2  = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //设置线程1中本地变量的值
                localParam.set("localParam2");
                //调用打印方法
                print("thread2");
                //打印本地变量
                System.out.println("after remove : " + localParam.get());
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();
    }
}

探究实现原理

Thread类中有两个变量threadLocals和inheritableThreadLocals，二者都是ThreadLocal内部类ThreadLocalMap类型的变量，我们通过查看内部内ThreadLocalMap可以发现实际上它类似于一个HashMap。

• 分析set、get、remove方法实现逻辑

1. set方法

public void set(T value) {
    //(1)获取当前线程（调用者线程）
    Thread t = Thread.currentThread();
    //(2)以当前线程作为key值，去查找对应的线程变量，找到对应的map
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    //(3)如果map不为null，就直接添加本地变量，key为当前定义的ThreadLocal变量的this引用，值为添加的本地变量值
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    //(4)如果map为null，说明首次添加，需要首先创建出对应的map
    else
        createMap(t, value);
}
// 根据线程获取ThreadLocalMap
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
    return t.threadLocals; //获取线程自己的变量threadLocals，并绑定到当前调用线程的成员变量threadLocals上
}
// 创建ThreadLocalMap
void createMap(Thread t, T firstValue) {
     t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}

2. get方法

public T get() {
    //(1)获取当前线程
    Thread t = Thread.currentThread();
    //(2)获取当前线程的threadLocals变量
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    //(3)如果threadLocals变量不为null，就可以在map中查找到本地变量的值
    if (map != null) {
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    //(4)执行到此处，threadLocals为null，调用该更改初始化当前线程的threadLocals变量
    return setInitialValue();
}

private T setInitialValue() {
    //
    T value = initialValue();
    //获取当前线程
    Thread t = Thread.currentThread();
    //以当前线程作为key值，去查找对应的线程变量，找到对应的map
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    //如果map不为null，就直接添加本地变量，key为当前线程，值为添加的本地变量值
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    //如果map为null，说明首次添加，需要首先创建出对应的map
    else
        createMap(t, value);
    return value;
}

protected T initialValue() {
	return null;
}

3. remove方法

public void remove() {
    //获取当前线程绑定的threadLocals
     ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
     //如果map不为null，就移除当前线程中指定ThreadLocal实例的本地变量
     if (m != null)
         m.remove(this);
 }

ThreadLocal不支持继承性

看个例子

public class TestThreadLocal {

    //(1)创建ThreadLocal变量
    public static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {
        //在main线程中添加main线程的本地变量
        threadLocal.set("mainVal");
        //新创建一个子线程
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("子线程中的本地变量值:"+threadLocal.get());
            }
        });
        thread.start();
        //输出main线程中的本地变量值
        System.out.println("main线程中的本地变量值:"+threadLocal.get());
    }
}

输出结果：
main线程中的本地变量值: mainVal
子线程中的本地变量值:null