[Java并發編程：深入剖析ThreadLocal](http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920407.html) [TOC=1,3] Java并發編程：深入剖析ThreadLocal 　　想必很多朋友對ThreadLocal并不陌生，今天我們就來一起探討下ThreadLocal的使用方法和實現原理。首先，本文先談一下對ThreadLocal的理解，然后根據ThreadLocal類的源碼分析了其實現原理和使用需要注意的地方，最后給出了兩個應用場景。 　　以下是本文目錄大綱： 　　一.對ThreadLocal的理解 　　二.深入解析ThreadLocal類 　　三.ThreadLocal的應用場景 　　若有不正之處請多多諒解，并歡迎批評指正。 　　請尊重作者勞動成果，轉載請標明原文鏈接： ?　　[http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920407.html](http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920407.html) ## 一.對ThreadLocal的理解 　　ThreadLocal，很多地方叫做線程本地變量，也有些地方叫做線程本地存儲，其實意思差不多。可能很多朋友都知道ThreadLocal為變量在每個線程中都創建了一個副本，那么每個線程可以訪問自己內部的副本變量。 　　這句話從字面上看起來很容易理解，但是真正理解并不是那么容易。 　　我們還是先來看一個例子： `class`?`ConnectionManager {` `private`?`static`?`Connection connect =?``null``;` `public`?`static`?`Connection openConnection() {` `if``(connect ==?``null``){` `connect = DriverManager.getConnection();` `}` `return`?`connect;` `}` `public`?`static`?`void`?`closeConnection() {` `if``(connect!=``null``)` `connect.close();` `}` `}` ?　　假設有這樣一個數據庫鏈接管理類，這段代碼在單線程中使用是沒有任何問題的，但是如果在多線程中使用呢？很顯然，在多線程中使用會存在線程安全問題：第一，這里面的2個方法都沒有進行同步，很可能在openConnection方法中會多次創建connect；第二，由于connect是共享變量，那么必然在調用connect的地方需要使用到同步來保障線程安全，因為很可能一個線程在使用connect進行數據庫操作，而另外一個線程調用closeConnection關閉鏈接。 　　所以出于線程安全的考慮，必須將這段代碼的兩個方法進行同步處理，并且在調用connect的地方需要進行同步處理。 　　這樣將會大大影響程序執行效率，因為一個線程在使用connect進行數據庫操作的時候，其他線程只有等待。 　　那么大家來仔細分析一下這個問題，這地方到底需不需要將connect變量進行共享？事實上，是不需要的。假如每個線程中都有一個connect變量，各個線程之間對connect變量的訪問實際上是沒有依賴關系的，即一個線程不需要關心其他線程是否對這個connect進行了修改的。 　　到這里，可能會有朋友想到，既然不需要在線程之間共享這個變量，可以直接這樣處理，在每個需要使用數據庫連接的方法中具體使用時才創建數據庫鏈接，然后在方法調用完畢再釋放這個連接。比如下面這樣： `class`?`ConnectionManager {` `private`??`Connection connect =?``null``;` `public`?`Connection openConnection() {` `if``(connect ==?``null``){` `connect = DriverManager.getConnection();` `}` `return`?`connect;` `}` `public`?`void`?`closeConnection() {` `if``(connect!=``null``)` `connect.close();` `}` `}` `class`?`Dao{` `public`?`void`?`insert() {` `ConnectionManager connectionManager =?``new`?`ConnectionManager();` `Connection connection = connectionManager.openConnection();` `//使用connection進行操作` `connectionManager.closeConnection();` `}` `}` ?　　這樣處理確實也沒有任何問題，由于每次都是在方法內部創建的連接，那么線程之間自然不存在線程安全問題。但是這樣會有一個致命的影響：導致服務器壓力非常大，并且嚴重影響程序執行性能。由于在方法中需要頻繁地開啟和關閉數據庫連接，這樣不盡嚴重影響程序執行效率，還可能導致服務器壓力巨大。 　　那么這種情況下使用ThreadLocal是再適合不過的了，因為ThreadLocal在每個線程中對該變量會創建一個副本，即每個線程內部都會有一個該變量，且在線程內部任何地方都可以使用，線程之間互不影響，這樣一來就不存在線程安全問題，也不會嚴重影響程序執行性能。 　　但是要注意，雖然ThreadLocal能夠解決上面說的問題，但是由于在每個線程中都創建了副本，所以要考慮它對資源的消耗，比如內存的占用會比不使用ThreadLocal要大。 ## 二.深入解析ThreadLocal類 　　在上面談到了對ThreadLocal的一些理解，那我們下面來看一下具體ThreadLocal是如何實現的。 　　先了解一下ThreadLocal類提供的幾個方法： `public`?`T get() { }` `public`?`void`?`set(T value) { }` `public`?`void`?`remove() { }` `protected`?`T initialValue() { }` | ?　　get()方法是用來獲取ThreadLocal在當前線程中保存的變量副本，set()用來設置當前線程中變量的副本，remove()用來移除當前線程中變量的副本，initialValue()是一個protected方法，一般是用來在使用時進行重寫的，它是一個延遲加載方法，下面會詳細說明。 　　首先我們來看一下ThreadLocal類是如何為每個線程創建一個變量的副本的。 　　先看下get方法的實現： 　　 ?　　第一句是取得當前線程，然后通過getMap(t)方法獲取到一個map，map的類型為ThreadLocalMap。然后接著下面獲取到鍵值對，注意這里獲取鍵值對傳進去的是? this，而不是當前線程t。 　　如果獲取成功，則返回value值。 　　如果map為空，則調用setInitialValue方法返回value。 　　我們上面的每一句來仔細分析： 　　首先看一下getMap方法中做了什么： 　　 　　可能大家沒有想到的是，在getMap中，是調用當期線程t，返回當前線程t中的一個成員變量threadLocals。 　　那么我們繼續取Thread類中取看一下成員變量threadLocals是什么： 　　 　　實際上就是一個ThreadLocalMap，這個類型是ThreadLocal類的一個內部類，我們繼續取看ThreadLocalMap的實現： 　　 　　可以看到ThreadLocalMap的Entry繼承了WeakReference，并且使用ThreadLocal作為鍵值。 　　然后再繼續看setInitialValue方法的具體實現：  　　很容易了解，就是如果map不為空，就設置鍵值對，為空，再創建Map，看一下createMap的實現： 　　 　　至此，可能大部分朋友已經明白了ThreadLocal是如何為每個線程創建變量的副本的： 　　首先，在每個線程Thread內部有一個ThreadLocal.ThreadLocalMap類型的成員變量threadLocals，這個threadLocals就是用來存儲實際的變量副本的，鍵值為當前ThreadLocal變量，value為變量副本（即T類型的變量）。 　　初始時，在Thread里面，threadLocals為空，當通過ThreadLocal變量調用get()方法或者set()方法，就會對Thread類中的threadLocals進行初始化，并且以當前ThreadLocal變量為鍵值，以ThreadLocal要保存的副本變量為value，存到threadLocals。 　　然后在當前線程里面，如果要使用副本變量，就可以通過get方法在threadLocals里面查找。 　　下面通過一個例子來證明通過ThreadLocal能達到在每個線程中創建變量副本的效果： `public`?`class`?`Test {` `ThreadLocal<Long> longLocal =?``new`?`ThreadLocal<Long>();` `ThreadLocal<String> stringLocal =?``new`?`ThreadLocal<String>();` `public`?`void`?`set() {` `longLocal.set(Thread.currentThread().getId());` `stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());` `}` `public`?`long`?`getLong() {` `return`?`longLocal.get();` `}` `public`?`String getString() {` `return`?`stringLocal.get();` `}` `public`?`static`?`void`?`main(String[] args)?``throws`?`InterruptedException {` `final`?`Test test =?``new`?`Test();` `test.set();` `System.out.println(test.getLong());` `System.out.println(test.getString());` `Thread thread1 =?``new`?`Thread(){` `public`?`void`?`run() {` `test.set();` `System.out.println(test.getLong());` `System.out.println(test.getString());` `};` `};` `thread1.start();` `thread1.join();` `System.out.println(test.getLong());` `System.out.println(test.getString());` `}` `}` ?　　這段代碼的輸出結果為： 　　 　　從這段代碼的輸出結果可以看出，在main線程中和thread1線程中，longLocal保存的副本值和stringLocal保存的副本值都不一樣。最后一次在main線程再次打印副本值是為了證明在main線程中和thread1線程中的副本值確實是不同的。 　　總結一下： 　　1）實際的通過ThreadLocal創建的副本是存儲在每個線程自己的threadLocals中的； 　　2）為何threadLocals的類型ThreadLocalMap的鍵值為ThreadLocal對象，因為每個線程中可有多個threadLocal變量，就像上面代碼中的longLocal和stringLocal； 　　3）在進行get之前，必須先set，否則會報空指針異常； 　　??? 如果想在get之前不需要調用set就能正常訪問的話，必須重寫initialValue()方法。 　　　 因為在上面的代碼分析過程中，我們發現如果沒有先set的話，即在map中查找不到對應的存儲，則會通過調用setInitialValue方法返回i，而在setInitialValue方法中，有一個語句是T value = initialValue()， 而默認情況下，initialValue方法返回的是null。 　　 　　看下面這個例子： `public`?`class`?`Test {` `ThreadLocal<Long> longLocal =?``new`?`ThreadLocal<Long>();` `ThreadLocal<String> stringLocal =?``new`?`ThreadLocal<String>();` `public`?`void`?`set() {` `longLocal.set(Thread.currentThread().getId());` `stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());` `}` `public`?`long`?`getLong() {` `return`?`longLocal.get();` `}` `public`?`String getString() {` `return`?`stringLocal.get();` `}` `public`?`static`?`void`?`main(String[] args)?``throws`?`InterruptedException {` `final`?`Test test =?``new`?`Test();` `System.out.println(test.getLong());` `System.out.println(test.getString());` `Thread thread1 =?``new`?`Thread(){` `public`?`void`?`run() {` `test.set();` `System.out.println(test.getLong());` `System.out.println(test.getString());` `};` `};` `thread1.start();` `thread1.join();` `System.out.println(test.getLong());` `System.out.println(test.getString());` `}` `}` | ?　　在main線程中，沒有先set，直接get的話，運行時會報空指針異常。 　　但是如果改成下面這段代碼，即重寫了initialValue方法： `public`?`class`?`Test {` `ThreadLocal<Long> longLocal =?``new`?`ThreadLocal<Long>(){` `protected`?`Long initialValue() {` `return`?`Thread.currentThread().getId();` `};` `};` `ThreadLocal<String> stringLocal =?``new`?`ThreadLocal<String>(){;` `protected`?`String initialValue() {` `return`?`Thread.currentThread().getName();` `};` `};` `public`?`void`?`set() {` `longLocal.set(Thread.currentThread().getId());` `stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());` `}` `public`?`long`?`getLong() {` `return`?`longLocal.get();` `}` `public`?`String getString() {` `return`?`stringLocal.get();` `}` `public`?`static`?`void`?`main(String[] args)?``throws`?`InterruptedException {` `final`?`Test test =?``new`?`Test();` `test.set();` `System.out.println(test.getLong());` `System.out.println(test.getString());` `Thread thread1 =?``new`?`Thread(){` `public`?`void`?`run() {` `test.set();` `System.out.println(test.getLong());` `System.out.println(test.getString());` `};` `};` `thread1.start();` `thread1.join();` `System.out.println(test.getLong());` `System.out.println(test.getString());` `}` `}` | ?　　就可以直接不用先set而直接調用get了。 ## 三.ThreadLocal的應用場景 　　最常見的ThreadLocal使用場景為 用來解決 數據庫連接、Session管理等。 　　如： `private`?`static`?`ThreadLocal<Connection> connectionHolder` `=?``new`?`ThreadLocal<Connection>() {` `public`?`Connection initialValue() {` `return`?`DriverManager.getConnection(DB_URL);` `}` `};` `public`?`static`?`Connection getConnection() {` `return`?`connectionHolder.get();` `}` ?　　下面這段代碼摘自： 　　[http://www.iteye.com/topic/103804](http://www.iteye.com/topic/103804) `private`?`static`?`final`?`ThreadLocal threadSession =?``new`?`ThreadLocal();` `public`?`static`?`Session getSession()?``throws`?`InfrastructureException {` `Session s = (Session) threadSession.get();` `try`?`{` `if`?`(s ==?``null``) {` `s = getSessionFactory().openSession();` `threadSession.set(s);` `}` `}?``catch`?`(HibernateException ex) {` `throw`?`new`?`InfrastructureException(ex);` `}` `return`?`s;` `}` 　　參考資料： 　　《深入理解Java虛擬機》 　　《Java編程思想》 　　[http://ifeve.com/thread-management-10/](http://ifeve.com/thread-management-10/) 　　[http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-threads/index3.html](http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-threads/index3.html) 　　[http://www.iteye.com/topic/103804](http://www.iteye.com/topic/103804) 　　[http://www.iteye.com/topic/777716](http://www.iteye.com/topic/777716) 　　[http://www.iteye.com/topic/757478](http://www.iteye.com/topic/757478) 　　[http://blog.csdn.net/ghsau/article/details/15732053](http://blog.csdn.net/ghsau/article/details/15732053) 　　[http://ispring.iteye.com/blog/162982](http://ispring.iteye.com/blog/162982) 　　[http://blog.csdn.net/imzoer/article/details/8262101](http://blog.csdn.net/imzoer/article/details/8262101) 　　[http://www.blogjava.net/wumi9527/archive/2010/09/10/331654.html](http://www.blogjava.net/wumi9527/archive/2010/09/10/331654.html) 　　[http://bbs.csdn.net/topics/380049261](http://bbs.csdn.net/topics/380049261)