前言
今天要研究的是ThreadLocal，這個我在一年前學習JavaWeb基礎的時候接觸過一次，當時在baidu搜出來的第一篇博文ThreadLocal，在評論下很多開發者認為那博主理解錯誤，給出了很多有關的連結來指正(可原博主可能沒上部落格了，一直沒做修改)。我也去學習了一番，可惜的是當時還沒有記錄的習慣，直到現在僅僅記住了一些當時學過的皮毛。
因此，做一些技術的記錄是很重要的～同時，ThreadLocal也是面試非常常見的面試題，對Java開發者而言也是一個必要掌握的知識點～
當然了，如果我有寫錯的地方請大家多多包涵，歡迎在評論下留言指正～
一、什麼是ThreadLocal
宣告：本文使用的是JDK 1.8
首先我們來看一下JDK的文件介紹：
/**
* 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.
*/
複製程式碼結合我的總結可以這樣理解：ThreadLocal提供了執行緒的區域性變數，每個執行緒都可以通過set()和get()來對這個區域性變數進行操作，但不會和其他執行緒的區域性變數進行衝突，實現了執行緒的資料隔離～。
簡要言之：往ThreadLocal中填充的變數屬於當前執行緒，該變數對其他執行緒而言是隔離的。
二、為什麼要學習ThreadLocal？
從上面可以得出：ThreadLocal可以讓我們擁有當前執行緒的變數，那這個作用有什麼用呢？？？
2.1管理Connection
**最典型的是管理資料庫的Connection：**當時在學JDBC的時候，為了方便操作寫了一個簡單資料庫連線池，需要資料庫連線池的理由也很簡單，頻繁建立和關閉Connection是一件非常耗費資源的操作，因此需要建立資料庫連線池～
那麼，資料庫連線池的連線怎麼管理呢？？我們交由ThreadLocal來進行管理。為什麼交給它來管理呢？？ThreadLocal能夠實現當前執行緒的操作都是用同一個Connection，保證了事務！
當時候寫的程式碼：
public class DBUtil {
//資料庫連線池
private static BasicDataSource source;
//為不同的執行緒管理連線
private static ThreadLocal<Connection> local;
static {
try {
//載入配置檔案
Properties properties = new Properties();
//獲取讀取流
InputStream stream = DBUtil.class.getClassLoader().getResourceAsStream("連線池/config.properties");
//從配置檔案中讀取資料
properties.load(stream);
//關閉流
stream.close();
//初始化連線池
source = new BasicDataSource();
//設定驅動
source.setDriverClassName(properties.getProperty("driver"));
//設定url
source.setUrl(properties.getProperty("url"));
//設定使用者名稱
source.setUsername(properties.getProperty("user"));
//設定密碼
source.setPassword(properties.getProperty("pwd"));
//設定初始連線數量
source.setInitialSize(Integer.parseInt(properties.getProperty("initsize")));
//設定最大的連線數量
source.setMaxActive(Integer.parseInt(properties.getProperty("maxactive")));
//設定最長的等待時間
source.setMaxWait(Integer.parseInt(properties.getProperty("maxwait")));
//設定最小空閒數
source.setMinIdle(Integer.parseInt(properties.getProperty("minidle")));
//初始化執行緒本地
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物件
Connection connection = source.getConnection();
//把Connection放進ThreadLocal裡面
local.set(connection);
//返回Connection物件
return connection;
}
}
//關閉資料庫連線
public static void closeConnection() {
//從執行緒中拿到Connection物件
Connection connection = local.get();
try {
if (connection != null) {
//恢復連線為自動提交
connection.setAutoCommit(true);
//這裡不是真的把連線關了,只是將該連線歸還給連線池
connection.close();
//既然連線已經歸還給連線池了,ThreadLocal儲存的Connction物件也已經沒用了
local.remove();
}
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
複製程式碼同樣的，Hibernate對Connection的管理也是採用了相同的手法(使用ThreadLocal，當然了Hibernate的實現是更強大的)～
2.2避免一些引數傳遞
避免一些引數的傳遞的理解可以參考一下Cookie和Session：
- 每當我訪問一個頁面的時候，瀏覽器都會幫我們從硬碟中找到對應的Cookie傳送過去。
- 瀏覽器是十分聰明的，不會傳送別的網站的Cookie過去，只帶當前網站釋出過來的Cookie過去
瀏覽器就相當於我們的ThreadLocal，它僅僅會傳送我們當前瀏覽器存在的Cookie(ThreadLocal的區域性變數)，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，在IE你也得重新登陸】)，同樣地：執行緒之間ThreadLocal變數也是隔離的....
那上面避免了引數的傳遞了嗎？？其實是避免了。Cookie並不是我們手動傳遞過去的，並不需要寫<input name= cookie/>來進行傳遞引數...
在編寫程式中也是一樣的：日常中我們要去辦理業務可能會有很多地方用到身份證，各類證件，每次我們都要掏出來很麻煩
// 諮詢時要用身份證，學生證，房產證等等....
public void consult(IdCard idCard,StudentCard studentCard,HourseCard hourseCard){
}
// 辦理時還要用身份證，學生證，房產證等等....
public void manage(IdCard idCard,StudentCard studentCard,HourseCard hourseCard) {
}
//......
複製程式碼而如果用了ThreadLocal的話，ThreadLocal就相當於一個機構，ThreadLocal機構做了記錄你有那麼多張證件。用到的時候就不用自己掏了，問機構拿就可以了。
在諮詢時的時候就告訴機構：來，把我的身份證、房產證、學生證通通給他。在辦理時又告訴機構：來，把我的身份證、房產證、學生證通通給他。...
// 諮詢時要用身份證，學生證，房產證等等....
public void consult(){
threadLocal.get();
}
// 辦理時還要用身份證，學生證，房產證等等....
public void takePlane() {
threadLocal.get();
}
複製程式碼這樣是不是比自己掏方便多了。
當然了，ThreadLocal可能還會有其他更好的作用，如果知道的同學可在評論留言哦～～～
三、ThreadLocal實現的原理
想要更好地去理解ThreadLocal，那就得翻翻它是怎麼實現的了～～～
宣告：本文使用的是JDK 1.8
首先，我們來看一下ThreadLocal的set()方法，因為我們一般使用都是new完物件，就往裡邊set物件了
public void set(T value) {
// 得到當前執行緒物件
Thread t = Thread.currentThread();
// 這裡獲取ThreadLocalMap
ThreadLocalMap map = getMap(t);
// 如果map存在，則將當前執行緒物件t作為key，要儲存的物件作為value存到map裡面去
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
複製程式碼上面有個ThreadLocalMap，我們去看看這是什麼？
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
}
複製程式碼通過上面我們可以發現的是ThreadLocalMap是ThreadLocal的一個內部類。用Entry類來進行儲存
我們的值都是儲存到這個Map上的，key是當前ThreadLocal物件！
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);
}
複製程式碼如果該Map存在，則從Thread中獲取！
/**
* 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;
}
複製程式碼Thread維護了ThreadLocalMap變數
/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
* by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null
複製程式碼從上面又可以看出，ThreadLocalMap是在ThreadLocal中使用內部類來編寫的，但物件的引用是在Thread中！
於是我們可以總結出：Thread為每個執行緒維護了ThreadLocalMap這麼一個Map，而ThreadLocalMap的key是LocalThread物件本身，value則是要儲存的物件
有了上面的基礎，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();
}
複製程式碼3.1ThreadLocal原理總結
- 每個Thread維護著一個ThreadLocalMap的引用
- ThreadLocalMap是ThreadLocal的內部類，用Entry來進行儲存
- 呼叫ThreadLocal的set()方法時，實際上就是往ThreadLocalMap設定值，key是ThreadLocal物件，值是傳遞進來的物件
- 呼叫ThreadLocal的get()方法時，實際上就是往ThreadLocalMap獲取值，key是ThreadLocal物件
- ThreadLocal本身並不儲存值，它只是作為一個key來讓執行緒從ThreadLocalMap獲取value。
正因為這個原理，所以ThreadLocal能夠實現“資料隔離”，獲取當前執行緒的區域性變數值，不受其他執行緒影響～
四、避免記憶體洩露
我們來看一下ThreadLocal的物件關係引用圖：
ThreadLocal記憶體洩漏的根源是：由於ThreadLocalMap的生命週期跟Thread一樣長，如果沒有手動刪除對應key就會導致記憶體洩漏，而不是因為弱引用。
想要避免記憶體洩露就要手動remove()掉！
五、總結
ThreadLocal這方面的博文真的是數不勝數，隨便一搜就很多很多～站在前人的肩膀上總結了這篇博文～
最後要記住的是:ThreadLocal設計的目的就是為了能夠在當前執行緒中有屬於自己的變數，並不是為了解決併發或者共享變數的問題
如果看得不夠過癮，覺得不夠深入的同學可參考下面的連結，很多的博主還開展了一些擴充套件知識，我就不一一展開了～
參考博文：
- blog.xiaohansong.com/2016/08/06/…
- www.cnblogs.com/zhangjk1993…
- www.cnblogs.com/dolphin0520…
- www.cnblogs.com/dolphin0520…
- www.iteye.com/topic/10380…
- www.cnblogs.com/xzwblog/p/7…
- blog.csdn.net/u012834750/…
- blog.csdn.net/winwill2012…
- juejin.im/post/5a64a5…
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