ThreadLocal 线程隔离

时间:2022-09-28 刘水镜人气:0

对于 ThreadLocal 我们都不陌生，它的作用如同它的名字——用于存放「线程本地」变量。

先通过一个小例子感受一下：

private static final ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();
public static void main(String[] args) throws Throwable {
    Thread threadOne = new Thread(()->{
        threadLocal.set("ThreadOne：" + Thread.currentThread().getName());
        log.info("线程 One 本地变量值为：{}", threadLocal.get());
        threadLocal.remove();
        log.info("线程 One remove 后本地变量值为：{}", threadLocal.get());
    });
    Thread threadTwo = new Thread(()->{
        threadLocal.set("ThreadTwo：" + Thread.currentThread().getName());
        log.info("线程 Two 本地变量值为：{}", threadLocal.get());
    });
    threadOne.start();
    threadTwo.start();
}

运行结果：

线程 One 本地变量值为：ThreadOne：Thread-0
线程 One remove 后本地变量值为：null
线程 Two 本地变量值为：ThreadTwo：Thread-1

OK，从效果上看，ThreadLocal 确实是线程隔离的，那么，它是如何做到线程隔离的呢？下面我们扒一扒源码，看看它是如何做到的：

public void set(T value) {
   Thread t = Thread.currentThread();
   ThreadLocalMap map = getMap(t);
   if (map != null)
       map.set(this, value);
   else
       createMap(t, value);
}

set() 方法的逻辑如下：

获取当前线程
根据当前线程获取一个 ThreadLocalMap 对象
如果 map 不为 null 则保存
如果 map 为 null 则创建一个 map

getMap() 和 createMap() 方法都干了啥呢？我们点进去看：

ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
   return t.threadLocals;
}
void createMap(Thread t, T firstValue) {
   t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}

进入到两个方法内部后发现，不管执行哪个分支，最终是把值保存到了当前线程的 threadLocals 属性中。

查看 Thread 类的源码，你会发现类中定义了一个 threadLocals 属性，且初始值为 null，其类型为ThreadLocal.ThreadLocalMap。

public class Thread implements Runnable {
// ...
   ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
// ...
}

到此，我们发现了，原来 ThreadLocal 就是把我们要传递的对象放到了当前线程的 threadLocals 属性中。也就是说每个线程在用 ThreadLocal 保存对象时，其实就是将对象放到了当前线程实例对象的 threadLocals 属性里面。这样一来线程之间自然就是互相独立的啦。

再看看 get() 方法：

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();
}

private T setInitialValue() {
   T value = initialValue();
   Thread t = Thread.currentThread();
   ThreadLocalMap map = getMap(t);
   if (map != null)
       map.set(this, value);
   else
       createMap(t, value);
   return value;
}

ThreadLocal 的 get() 方法其实和 set() 方法逻辑很相似，先从当前线程的 threadLocals 属性中取，如果该属性为 null，那么就初始化。

当线程结束时，会调用当前线程实例的 exit() 方法，将 threadLocals 设置为 null，以便垃圾回收器将其回收掉。

// THread 类中的方法
private void exit() {
   // ...
   threadLocals = null;
   // ...
}

最后，有一点需要格外注意：用完 ThreadLocal 一定要记得手动调用 remove() 方法，否则可能会产生脏数据甚至产生内存泄漏。

为啥呢？上面不是说线程结束时，会将 threadLocals 置为 null 吗？

是的，线程结束时，确实会做清理工作。

但，如果线程一直不结束呢？如果线程会被复用呢？比如使用了线程池。

所以，使用 ThreadLocal 一定要手动 remove()。

补充：下面看下ThreadLocal 是什么？有哪些使用场景？

ThreadLocal是一个本地线程副本变量工具类，主要用于将私有线程和该线程存放的副本对象做一个映射，各个线程之间的变量互不干扰。

说人话就是，ThreadLocal在每个线程都创建副本，每个线程可以访问自己的副本，线程之间相互不影响。

使用场景：

多线程环境中为每一个jdbc分配一个Connection连接，使用ThreadLocal去保存连接，这样就保证了每个线程在自己的连接上操作数据库，不会出现A线程关闭B的Connnection操作

Web中的session管理时，可以使用ThreadLocal记录每个线程的Session，这样保证每个线程都可以获取自己的session

解决线程安全问题，对于需要进行线程隔离的变量，可以使用ThreadLocal存储，确保线程隔离

总结：

ThreadLocal可以简单看作一个map，每个线程保存一个map，这个map只能存储一组数据，key为线程id， value就是要存的值

一个ThreadLocal只能存储一个变量，如果要存多个就创建多个ThreadLocal对象。

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