【Java】ThreadLocal原理与使用场景

ThreadLocal原理：

字段：

//ThreadLocal对象的哈希码
private final int threadLocalHashCode = nextHashCode();//生成ThreadLocal对象的哈希码时，需要用到该对象，从0开始
private static AtomicInteger nextHashCode =new AtomicInteger();//哈希码的增长值
private static final int HASH_INCREMENT = 0x61c88647;

        nextHashCode()方法：

private static int nextHashCode() {//通过AtomicInteger对象生成ThreadLocal对象的哈希码并返回//步长为：HASH_INCREMENTreturn nextHashCode.getAndAdd(HASH_INCREMENT);}

方法实现：

        （1）get()方法：

public T get() {//获取当前线程Thread t = Thread.currentThread();//获取当前线程的ThreadLocalMap对象ThreadLocalMap map = getMap(t);//判断ThreadLocalMap对象是否为空//map不为null说明有键值对if (map != null) {//在map中，ThreadLocal作为keyThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);//如果key不为空if (e != null) {@SuppressWarnings("unchecked")//通过key获取值并返回T result = (T)e.value;return result;}}//如果map为null，则创建map//当前ThreadLocal对象作为key，null作为value存入map中//返回nullreturn setInitialValue();}

        （2）set()方法：

public void set(T value) {//获取当前线程的ThreadLocalMap对象Thread t = Thread.currentThread();ThreadLocalMap map = getMap(t);//如果map不为nullif (map != null)//将当前ThreadLocal作为key//参数value作为值，存入ThreadLocalMap中map.set(this, value);else//map为null，则创建map//将当前ThreadLocal对象作为firstKey，参数value作为firstValuecreateMap(t, value);}

通过set方法，我们可以知道：

        1、线程调用ThreadLocal对象的set方法时，会获取当前线程的ThreadLocalMap对象。

        2、随后会将当前ThreadLocal对象作为key，参数value作为值存储到线程内部的ThreadLocalMap对象中。

        3、这意味着即使ThreadLocal是多个线程共享的变量也不会存在线程安全问题，因为每个线程都只在操作自己的ThreadLocalMap，ThreadLocal只是作为key保存在map中。

        （3）remove()方法：

public void remove() {//获取当前线程的ThreadLocalMap对象ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());//如果map不为nullif (m != null)//将当前ThreadLocal对象从ThreadLocalMap中移除m.remove(this);}

ThreadLocalMap、ThreadLocal、Thread三者之间的联系：

测试：

        （1）User类：

package test;public class User {private Integer id;private String name;public User(Integer id, String name) {this.id = id;this.name = name;}public User(){}public Integer getId() {return id;}public void setId(Integer id) {this.id = id;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}@Overridepublic String toString() {return "User{" +"id=" + id +", name='" + name + '\'' +'}';}
}

        （2）UserHolder类：

package test;public class UserHolder {private static final ThreadLocal<User> threadLocal = new ThreadLocal<>();public static void set(User user){threadLocal.set(user);}public static User get(){User user = threadLocal.get();return user;}
}

       ThreadLocal作为静态字段存在于UserHolder类中，UserHolder的set方法、get方法实际上都是由ThreadLocal实现，这里使用到了组合的思想。

        （3）ThreadLocalTest类：

package test;public class ThreadLocalTest {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {new Thread(() -> {System.out.println("Thread-1线程运行，存储User对象到TheadLocal中...");createAndHold(1,"张三");User user = UserHolder.get();System.out.println(user);}, "Thread-1").start();System.out.println("main线程阻塞...");Thread.sleep(3000);System.out.println("main线程运行，获取UserHolder存储的User对象...");User user = UserHolder.get();System.out.println("user对象：" + user);}private static void createAndHold(Integer id,String name){User user = new User(id, name);UserHolder.set(user);}
}

代码解读：

        1、main线程一开始会阻塞3s，Thread-1线程运行，将User对象存入ThreadLocal并打印。

        2、main线程解除阻塞后，会去获取ThreadLocal中存储的User对象；照理来说，ThreadLocal对象是静态成员，对于两个线程来说是共享变量，此时main线程应该会获取到Thread-1存入的User对象。

        3、但我们知道，ThreadLocal真正操作的是每个线程内部的ThreadLocalMap，ThreadLocal对象只作为key存储到每个线程自己的ThreadLocalMap中，我们可以通过key找到value，实现线程间的隔离。

测试结果：

ThreadLocal使用场景：

        （1）多线程隔离： 多个线程使用ThreadLocal访问共享变量，每个线程都会得到共享变量的一个副本，后续多个线程自己所属副本的所有操作不会冲突，没有线程安全问题。

        （2）线程内共享：ThreadLocal 可以用于在整个线程生命周期内共享这些上下文信息，而不需要显式地传递参数。

        （3）存储用户信息：在Web应用中，可能会在用户登录后将用户身份信息存储在 ThreadLocal 中，以便在整个请求处理过程中方便地访问用户信息，而不必在每个方法中都传递用户信息参数。