Java线程本地存储ThreadLocal

ThreadLocal线程范围内的共享数据

线程本地存储是一种自动化机制，可以为相同变量的每个不同线程都创建不同的存储。创建和管理线程本地存储可以由ThreadLocal类实现。

我们先看一个例子

package gemme.thread;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Random;

/**
 * 线程范围内数据共享
 * */
public class ThreadScopeShareData {

	private static Map map = new HashMap<>();
	
	public static void main(String[] args) {
		
		for (int i = 0; i < 2; i++) {
			new Thread() {
				@Override
				public void run() {
					int j = new Random().nextInt();
//					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " create data " + j);
					A a = new A();
					a.put(j);
					a.get();
				}
			}.start();
		}
	}
	
	
	static class A {
		
		public void put(int age) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " put " + age);
			map.put(Thread.currentThread(), new ShareData(age));
		}
		
		public int get() {
			int age = map.get(Thread.currentThread()).getAge();
			System.out.println("A：" + Thread.currentThread().getName() + " get " + age);
			return age;
		}
	} 
}

class ShareData {
	
	private int age;
	
	public ShareData(int age) {
		this.age = age;
	}
	
	public int getAge() {
		return age;
	}
}

运行结果为：

Thread-1 put -529889375
Thread-0 put 622963261
A：Thread-0 get 622963261
A：Thread-1 get -529889375

这种方式很明显有线程安全的隐患，set和get函数没有同步，如果加同步锁又会很影响执行效率。
ThreadLocal其实就是将线程和线程存储的对象做一个映射，各个线程之间互不干扰，在高并发的场景下可以实现无状态的调用。内部结构图如下：

从上面的结构图，我们已经窥见ThreadLocal的核心机制：

• 每个Thread线程内部都有一个Map。
• Map里面存储线程本地对象（key）和线程的变量副本（value）
• 但是，Thread内部的Map是由ThreadLocal维护的，由ThreadLocal负责向map获取和设置线程的变量值。

所以对于不同的线程，每次获取副本值时，别的线程并不能获取到当前线程的副本值，形成了副本的隔离，互不干扰。

ThreadLocal类提供如下几个核心方法：

• get()：获取当前线程的副本变量值。
• set()：保存当前线程的副本变量值。
• initialValue()：为当前线程初始副本变量值。
• remove()：移除当前前程的副本变量值。

示例代码

package gemme.thread;

import java.util.Random;

public class ThreadLocalTest {

	private static ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal<>();
	
	public static void main(String[] args) {
		
		for (int i = 0; i < 2; i++) {
			new Thread() {
				@Override
				public void run() {
					int data = new Random().nextInt();
					threadLocal.set(new ShareData(data));
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() +  " put " + data);
					new A().get();
				}
			}.start();
		}
	}
	
	static class A {
		public int get() {
			int age = threadLocal.get().getAge();
			System.out.println("A：" + Thread.currentThread().getName() + " get " + age);
			return age;
		}
	} 
}

class ShareData {
	private int age;
	
	public ShareData(int age) {
		this.age = age;
	}
	
	public int getAge() {
		return age;
	}
}

运行结果：

Thread-1 put 199906235
Thread-0 put 1281337295
A：Thread-1 get 199906235
A：Thread-0 get 1281337295

总结

• 每个ThreadLocal只能存一个变量，如果需要存储多个变量，则需要创建多个ThreadLocal
• 适用于变量独立后不影响业务逻辑的高并发场景。如果如果业务逻辑强依赖于变量，则不适合用ThreadLocal解决。