初识ThreadLocal

今天来学习Java中的ThreadLocal，也叫作本地变量，主要有以下知识点：

• 基本使用
• 源码解析
• 使用场景

概述

ThreadLocal，很多地方叫做线程本地变量。
ThreadLocal在每个线程中为变量创建一个副本，即每个线程内部都会有一个该变量，且在线程内部任何地方都可以使用，线程之间互不影响，这样一来就不存在线程安全问题，也不会严重影响程序执行性能。

源码解析

ThreadLocal类提供的几个方法：

public T get() {}
public void set(T value) {}
public void remove() {}
protected T initialValue() {}

get()方法是用来获取ThreadLocal在当前线程中保存的变量副本.
set()用来设置当前线程中变量的副本.
remove()用来移除当前线程中变量的副本.
initialValue()是一个protected方法，一般是用来在使用时进行重写.

首先我们来看一下ThreadLocal类是如何为每个线程创建一个变量的副本的。

1.先看下get方法的实现:

public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null)
            return (T) e.value;
     }
        return setInitialValue();
 }

第一句是取得当前线程，然后通过getMap(t)方法获取到一个map，map的类型为ThreadLocalMap。
然后接着下面获取到<key,value>键值对，注意这里获取键值对传进去的是this，而不是当前线程t。
如果获取成功，则返回value值。
如果map为空，则调用setInitialValue方法返回value。

2.接着看一下getMap方法中做了什么:

ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
   return t.threadLocals;
}

getMap中，是调用当前线程t，返回当前线程t中的一个成员变量threadLocals。

3.那么我们继续取Thread类中取看一下成员变量threadLocals是什么:

 ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

实际上就是一个ThreadLocalMap,这个类型是ThreadLocal类的一个内部类,我们继续取看ThreadLocalMap的实现:

static class ThreadLocalMap {

    static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal> {
        Object value;

        Entry(ThreadLocal k, Object v) {
            super(k);
            value = v;
            
        }
    }
}

可以看到ThreadLocalMap的Entry继承了WeakReference，并且使用ThreadLocal作为键值。

4.然后再继续看setInitialValue方法的具体实现:

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;
    
}

很容易了解，就是如果map不为空，就设置键值对，为空，再创建Map，看一下createMap的实现：

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

至此，可能大部分朋友已经明白了ThreadLocal是如何为每个线程创建变量的副本的：

首先，在每个线程Thread内部有一个ThreadLocal.ThreadLocalMap类型的成员变量threadLocals，这个threadLocals就是用来存储实际的变量副本的，key值为当前ThreadLocal变量，value为变量副本（即T类型的变量）。
初始时，在Thread里面，threadLocals为空，当通过ThreadLocal变量调用get()方法或者set()方法，就会对Thread类中的threadLocals进行初始化，并且以当前ThreadLocal变量为键值，以ThreadLocal要保存的副本变量为value，存到threadLocals。然后在当前线程里面，如果要使用副本变量，就可以通过get方法在threadLocals里面查找。

总结

• 每个Thread维护着一个ThreadLocalMap的引用
• ThreadLocalMap是ThreadLocal的内部类，用Entry来进行存储
• 调用ThreadLocal的set()方法时，实际上就是往ThreadLocalMap设置值，key是ThreadLocal对象，值是传递进来的对象
• 调用ThreadLocal的get()方法时，实际上就是往ThreadLocalMap获取值，key是ThreadLocal对象
• ThreadLocal本身并不存储值，它只是作为一个key来让线程从ThreadLocalMap获取value

使用场景

最常见的ThreadLocal使用场景为用来解决数据库连接、Session管理等。

数据库连接

private static ThreadLocal<Connection> connectionHolder = new ThreadLocal<Connection>(){
    
    public Connection initialvalue () {
      return DriverManager.getConnection(DB_URL);
}
    public static Connection getConnection () {
      return connectionHolder.get();
   }
};

有关多线程的知识暂时先到这里，后面有时间再补充！