# ThreadLocal

ThreadLocal

ThreadLocal 并不是为了解决多线程共享变量的问题。

ThreadLocal与同步机制

ThreadLocal与同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题。
前者采用以"空间换时间"的方法，后者采用以"时间换空间"的方式。

# 对ThreadLocal的理解

ThreadLocal，很多地方叫做线程本地变量，也有些地方叫做线程本地存储，其实意思差不多。可能很多朋友都知道ThreadLocal为变量在每个线程中都创建了一个副本，那么每个线程可以访问自己内部的副本变量。
意思是ThreadLocal中填充的变量属于当前线程，该变量对其他线程而言是隔离的。ThreadLocal为变量在每个线程中都创建了一个副本，那么每个线程可以访问自己内部的副本变量。

private static Connection connection = null;

    public static Connection openConnection() throws SQLException {
        return Optional.ofNullable(connection).orElse(DriverManager.getConnection(""));
    }

    public void closeConnection(){
        Optional.ofNullable(connection).ifPresent(connection1 -> {
            try {
                connection1.close();
            } catch (SQLException e) {
                log.error("关闭异常",e);
            }
        });
    }

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这段代码在单线程中使用是没有任何问题的，但是如果在多线程中使用呢？很显然，在多线程中使用会存在线程安全问题：
第一，这里面的2个方法都没有进行同步，很可能在openConnection方法中会多次创建connect；
第二，由于connect是共享变量，那么必然在调用connect的地方需要使用到同步来保障线程安全，因为很可能一个线程在使用connect进行数据库操作，而另外一个线程调用closeConnection关闭链接。

所以出于线程安全的考虑，必须将这段代码的两个方法进行同步处理，并且在调用connect的地方需要进行同步处理。

这样将会大大影响程序执行效率，因为一个线程在使用connect进行数据库操作的时候，其他线程只有等待。

所以ThreadLocal。

# 使用场景那也是相当的丰富

1、在进行对象跨层传递的时候，使用ThreadLocal可以避免多次传递，打破层次间的约束。
2、线程间数据隔离
3、进行事务操作，用于存储线程事务信息。
4、数据库连接，Session会话管理。

# 深入解析ThreadLocal类

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在上面谈到了对ThreadLocal的一些理解，那我们下面来看一下具体ThreadLocal是如何实现的。
先了解一下ThreadLocal类提供的几个方法：

public T get() {
    //获取当前线程
    Thread t = Thread.currentThread();
    //然后通过getMap(t)方法获取到一个map，map的类型为ThreadLocalMap。
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
        //然后接着下面获取到<key,value>键值对，注意这里获取键值对传进去的是 this，而不是当前线程t。
        //可以看到ThreadLocalMap的Entry继承了WeakReference，并且使用ThreadLocal作为键值。
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    //如果map为空，则调用setInitialValue方法返回value。
    return setInitialValue();
}

public void set(T value) {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    else
        createMap(t, value);
}

public void remove() {
        ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
        if (m != null)
            m.remove(this);
    }

 protected T initialValue() {
    return null;
}

private T setInitialValue() {
    T value = initialValue();
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    else
        createMap(t, value);
    return value;
}

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ThreadLocal中方法

get()方法是用来获取ThreadLocal在当前线程中保存的变量副本
set()用来设置当前线程中变量的副本
remove()用来移除当前线程中变量的副本
initialValue()是一个protected方法，一般是用来在使用时进行重写的，它是一个延迟加载方法，

# set()

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set()

从set方法我们可以看到，首先获取到了当前线程t，然后调用getMap获取ThreadLocalMap，如果map存在，则将当前线程对象t作为key，要存储的对象作为value存到map里面去。如果该Map不存在，则初始化一个

首先，在每个线程Thread内部有一个ThreadLocal.ThreadLocalMap类型的成员变量threadLocals，这个threadLocals就是用来存储实际的变量副本的，键值为当前ThreadLocal变量，value为变量副本（即T类型的变量）。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    final CallableTest test = new CallableTest("test");
    test.set();
    System.out.println(test.getLong());
    System.out.println(test.getString());

    Thread thread1 = new Thread(()->{
            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());

}

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从这段代码的输出结果可以看出，在main线程中和thread1线程中，longLocal保存的副本值和stringLocal保存的副本值都不一样。最后一次在main线程再次打印副本值是为了证明在main线程中和thread1线程中的副本值确实是不同的。

# 总结一下

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1）实际的通过ThreadLocal创建的副本是存储在每个线程自己的threadLocals中的；
2）为何threadLocals的类型ThreadLocalMap的键值为ThreadLocal对象，因为每个线程中可有多个threadLocal变量，就像上面代码中的longLocal和stringLocal；
3）在进行get之前，必须先set，否则会报空指针异常；
ThreadLocal 并不解决线程间共享数据的问题
ThreadLocal 通过隐式的在不同线程内创建独立实例副本避免了实例线程安全的问题
每个线程持有一个 Map 并维护了 ThreadLocal 对象与具体实例的映射，该 Map 由于只被持有它的线程访问，故不存在线程安全以及锁的问题
ThreadLocalMap 的 Entry 对 ThreadLocal 的引用为弱引用，避免了 ThreadLocal 对象无法被回收的问题
ThreadLocalMap 的 set 方法通过调用 replaceStaleEntry 方法回收键为 null 的 Entry 对象的值（即为具体实例）以及 Entry 对象本身从而防止内存泄漏
ThreadLocal 适用于变量在线程间隔离且在方法间共享的场景

# ThreadLocal的应用场景

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最常见的ThreadLocal使用场景为用来解决 数据库连接、Session管理等。