深入理解ThreadLocal工作原理及使用示例

简介：本文已一个简要的代码示例介绍threadlocal类的基本使用方式，在此基础上结合图片阐述它的内部工作原理。

早在jdk1.2的版本中就提供java.lang.threadlocal，threadlocal为解决多线程程序的并发问题提供了一种新的思路。使用这个工具类可以很简洁地编写出优美的多线程程序。

当使用threadlocal维护变量时，threadlocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本。

从线程的角度看，目标变量就象是线程的本地变量，这也是类名中“local”所要表达的意思。

所以，在java中编写线程局部变量的代码相对来说要笨拙一些，因此造成线程局部变量没有在java开发者中得到很好的普及。

1. threadlocal<t> 简介和使用示例

threadlocal只有一个无参的构造方法

public threadlocal()

threadlocal的相关方法

public t get()
public void set(t value)
public void remove()
protected t initialvalue()

initialvalue方法的访问修饰符是protected，该方法为第一次调用get方法提供一个初始值。默认情况下，第一次调用get方法返回值null。在使用时，我们一般会复写threadlocal的initialvalue方法,使第一次调用get方法时返回一个我们设定的初始值。

下面是一个threadlocal的一个简单使用示例

package javalearning;
import java.util.random;
import java.util.concurrent.executorservice;
import java.util.concurrent.executors;
import java.util.concurrent.semaphore;
public class threadlocaldemo {
    /*定义了1个threadlocal<integer>对象，
   *并复写它的initialvalue方法，初始值是3*/
    private threadlocal<integer> tla = new threadlocal<integer>(){
        protected integer initialvalue(){
            return 3;
        }
    }
    ;
    /*
  private threadlocal<integer> tlb = new threadlocal<integer>(){
    protected integer initialvalue(){
      return 5;
    }
  };
  */
    /*设置一个信号量，许可数为1，让三个线程顺序执行*/
    semaphore semaphore = new semaphore(1);
    private random rnd = new random();
    /*worker定义为内部类实现了runnable接口,tla定义在外部类中，
每个线程中调用这个对象的get方法，再调用一个set方法设置一个随机值*/
    public class worker implements runnable{
        @override
            public void run(){
            try {
                thread.sleep(rnd.nextint(1000));
                /*随机延时1s以内的时间*/
                semaphore.acquire();
                /*获取许可*/
            }
            catch (interruptedexception e) {
                e.printstacktrace();
            }
            int vala = tla.get();
            system.out.println(thread.currentthread().getname() +" tla initial val : "+ vala);
            vala = rnd.nextint();
            tla.set(vala);
            system.out.println(thread.currentthread().getname() +" tla new   val: "+ vala);
            /*
      int valb = tlb.get();
      system.out.println(thread.currentthread().getname() +" tlb initial val : "+ valb);
      valb = rnd.nextint();
      tla.set(valb);
      system.out.println(thread.currentthread().getname() +" tlb 2  new val: "+ valb);
      */
            semaphore.release();
            /*在线程池中,当线程退出之前一定要记得调用remove方法，因为在线程池中的线程对象是循环使用的*/
            tla.remove();
            /*tlb.remove();*/
        }
    }
    /*创建三个线程，每个线程都会对threadlocal对象tla进行操作*/
    public static void main(string[] args){
        executorservice es = executors.newfixedthreadpool(3);
        threadlocaldemo tld = new threadlocaldemo();
        es.execute(tld.new worker());
        es.execute(tld.new worker());
        es.execute(tld.new worker());
        es.shutdown();
    }
}

运行结果

pool-1-thread-1 tla initial val : 3
pool-1-thread-1 tla new   val: -1288455998
pool-1-thread-3 tla initial val : 3
pool-1-thread-3 tla new   val: 112537197
pool-1-thread-2 tla initial val : 3
pool-1-thread-2 tla new   val: -12271334

从运行结果可以看出，每个线程第一次调用theadlocal对象的get方法时都得到初始值3，注意我们上面的代码是让三个线程顺序执行，显然从运行结果看，pool-1-thread-1线程结束后设置的新值，对pool-1-thread-3线程是没有影响的，pool-1-thread-3线程完成后设置的新值对pool-1-thread-2线程也没有影响。这就仿佛把threadlocal对象当做每个线程内部的对象一样，但实际上tla对象是个外部类对象，内部类worker访问到的是同一个tla对象，也就是说是被各个线程共享的。这是如何做到的呢？我们现在就来看看threadlocal对象的内部原理。

2.threadlocal<t>的原理

首先，在thread类中定义了一个threadlocals，它是threadlocal.threadlocalmap对象的引用,默认值是null。threadlocal.threadlocalmap对象表示了一个以开放地址形式的散列表。当我们在线程的run方法中第一次调用threadlocal对象的get方法时，会为当前线程创建一个threadlocalmap对象。也就是每个线程都各自有一张独立的散列表，以threadlocal对象作为散列表的key，set方法中的值作为value（第一次调用get方法时，以initialvalue方法的返回值作为value）。显然我们可以定义多个threadlocal对象，而我们一般将threadlocal对象定义为static类型或者外部类中。上面所表达的意思就是，相同的key在不同的散列表中的值必然是独立的，每个线程都是在各自的散列表中执行操作。

theadlocal中的get源代码

public t get() {
  thread t = thread.currentthread();
  threadlocalmap map = getmap(t);
  if (map != null) {
    threadlocalmap.entry e = map.getentry(this);//这里的this是指当前的threadlocal对象
    if (e != null) {
      @suppresswarnings("unchecked")
      t result = (t)e.value;
      return result;
    }
  }
  return setinitialvalue();
}

总结

以上就是本文关于深入理解threadlocal工作原理及使用示例的全部内容，希望对大家有所帮助。如有不足之处，欢迎留言指出。

原文链接：http://www.cnblogs.com/nullzx/p/7553538.html