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.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。