Java ThreadLocal

问:简单谈谈你对 ThreadLocal 的认识?其与同步机制有何区别?其实现原理及使用场景和存在的问题有哪些?

答:
ThreadLocal 不是用来解决对象共享访问问题的,而是线程本地变量,其 set 的对象作用域为当前线程内部,生命周期伴随线程执行而终止,多个线程间不共享,切记将 ThreadLocal 理解成多线程变量副本的认知是绝对错误的,没有副本这一操作, ThreadLocal 中 set 进去的对象依然是引用方式而不是复制拷贝,所以谈不上副本,所以一般不建议 ThreadLocal 的 set 参数传递共享对象;

ThreadLocal 特别适合会被多线程调用框架的编写,可以很容易解决框架中当前线程本地变量的效果;

ThreadLocal 是一个泛型类,其提供的主要方法如下:

        //获取值,如果没有返回 null。
        public T get ()

        // 设置值。
        public void set (T)

        // 用于提供初始值,当调用 get 方法时如果之前没有设置过则会调用该方法获取初始值,默认为 null。
        protected T initialValue ()

        // 删掉当前线程对应的值,如果删掉后再次调用 get 则会再调用 initialValue 获取初值。
        public void remove ()

ThreadLocal 和同步机制面对的是不同场景的问题,严格说两者没有任何关系,同步机制是为了同步多线程对相同资源的并发访问,是为了线程间数据共享的问题,而 ThreadLocal 是隔离多线程数据共享,从根本上就不在多个线程之间共享资源,这样自然就不需要多线程的同步机制了,所以还是一句话,两者没有一点关系,需求场景不同,甚至需求有些互斥。

每个线程 Thread 都有一个类型为 ThreadLocalMap 的 Map,调用 set 实际上是在线程自己的 Map 里设置了一个条目,键为当前 ThreadLocal 实例,值为 set 方法的泛型 value 参数,别的线程此时调用 get 是拿不到的,只有当前线程拿到当前线程设置的。

ThreadLocalMap 是一个专门用于 ThreadLocal 的一个静态内部类,与一般的 Map 不同(和一般 Map 也没有继承等任何关系),它的键类型为 WeakReference<ThreadLocal>;其 get 方法的实现是拿到当前线程的 ThreadLocalMap 引用,以当前 ThreadLocal 实例为键从 Map 中获取条目取其 value 值,如果 Map 中没有就返回 initialValue 方法初始化的值;所以通过每个 Thread 自己的 Map 存取 value 就达到了线程本地变量的效果。

ThreadLocal 的使用场景核心原则就是:按线程多实例(每个线程对应一个实例)的对象访问,并且这个对象很多地方都会用到,譬如 Android 的 Looper 实现等,达到每个线程只初始化一次对应实例等效果,其他应用场景譬如解决数据库连接,Session管理等。

ThreadLocal 使用要注意的问题主要如下:
  • 一般使用 ThreadLocal 都不会将共享变量放到线程的 ThreadLocal 中,因为存放共享变量依旧需要我们手动解决并发问题且和直接传递使用没有啥实质区别,一般存放到 ThreadLocal 的变量都是当前线程本身就独一无二的一个变量,其他线程本身就无法访问。

  • 使用 ThreadLocal 配合线程池使用时要特别注意,线程池中的线程是复用的机制,线程池中线程在执行完一个任务执行下一个任务(复用线程情况下,线程池没满不会复用)时其中的 ThreadLocal 对象并不会被清空,所以 set 的值会被带到下一个任务中,所以这种情况下一定要记得使用 ThreadLocal 前先复位初值或者使用后 remove 清空。

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