Java線程變量ThreadLocal詳細解讀

更新時間：2024年01月18日 09:31:56 作者：小白不很白

這篇文章主要介紹了Java線程變量ThreadLocal詳細解讀,多線程訪問同一個變量的時候,很容易出現(xiàn)問題,特別是多線程對一個共享變量進行寫入的時候,為了線程的安全在進行數(shù)據(jù)寫入時候會進行數(shù)據(jù)的同步,需要的朋友可以參考下

Java線程變量ThreadLocal

多線程訪問同一個變量的時候，很容易出現(xiàn)問題，特別是多線程對一個共享變量進行寫入的時候。為了線程的安全在進行數(shù)據(jù)寫入時候會進行數(shù)據(jù)的同步。

在這里插入圖片描述

如上圖： 如果要想實現(xiàn)多個線程操作同一個數(shù)據(jù)而不被其他線程所影響，就必須加鎖操作，加鎖又增加了使用的復(fù)雜度。

ThredLocal的用處就是當(dāng)多個線程操作同一個變量的時候可以在創(chuàng)建一個ThredLocal，把共享變量復(fù)制到線程的本地threadLocals（threadLocals是Thread的成員變量） 中，這樣各個線程進行操作的時候只能操作自己本地數(shù)據(jù)，這樣就不會存儲在線程不安全的問題了。

下面舉個例子：

public class ThreadLocalTest {
    // 創(chuàng)建一個ThreadLocal
    static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<>();
    static Integer num = 5;
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
                new Thread(()->{
                    // 線程1 把num 同步到threadLocal中
                    threadLocal.set(num);
                    // 線程1 獲取threadLocal中的數(shù)據(jù)
                    System.out.println("線程1: " + threadLocal.get());
                }).start();
                new Thread(()->{
                    // 線程2 獲取threadLocal中的數(shù)據(jù)
                    System.out.println("線程2: "+ threadLocal.get());
                }).start();
            System.out.println("主線程: " + threadLocal.get());
        }
}

結(jié)果：由上面的返回可以知道，當(dāng)在線程1設(shè)置了設(shè)置了數(shù)據(jù)時在線程2是訪問不到的**，主線程**也訪問不到。

ThreadLocal的實現(xiàn)原理

由下圖可知 Thread類中有一個成員變量 ThreadLocal.ThreadLocalMap **threadLocals **= **null ** 是ThreadLocalMap類型的，本地變量都是存儲在ThreadLocalMap中的，ThreadLocal只是一個外殼。ThreadLocalMap是ThreadLocal中的內(nèi)部類，是一個定制化的Map形式，那就代表一個線程可以有多個ThreadLocal本地變量。key就是ThreadLocal本身，value就是存儲的本地變量。

在這里插入圖片描述

1.set()

 public void set(T value) {
      // 獲取當(dāng)前線程
      Thread t = Thread.currentThread();
     // 獲取線程的成員變量threadLocals
      ThreadLocalMap map = getMap(t);
      if (map != null)
          // ThreadLoacl 對象為key  同步的變量為value
          map.set(this, value);
      else
          // 如果是第一次 則創(chuàng)建ThreadLocalMap 并且賦值
            createMap(t, value);
  }
// 獲取線程的成員變量threadLocals
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
     return t.threadLocals;
}
// 第一次創(chuàng)建ThreadLocalMap(this, firstValue)
void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}

2.get()

public T get() {
    // 獲取當(dāng)前線程
    Thread t = Thread.currentThread();
    // 獲取線程的成員變量threadLocals
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
        // 獲取hashMap的值
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    // 如果為null
    return setInitialValue();
}
 private T setInitialValue() {
  // 初始化值為null
  T value = initialValue();
     // 獲取當(dāng)前線程
  Thread t = Thread.currentThread();
   // 獲取當(dāng)前線程的threadLocals 成員變量
  ThreadLocalMap map = getMap(t);
   // 如果數(shù)據(jù)為null則會存儲把這個ThreadLocal的對象在這個線程的值存儲為null
  if (map != null)
      map.set(this, value);
  else
      createMap(t, value);
  return value;
}
//初始化值
protected T initialValue() {
    return null;
}

3. remove（）

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

ThreadLocal不具備繼承性

從上面的set接口和 get接口就不難看出我們現(xiàn)在存儲、獲取、刪除數(shù)據(jù)都是在當(dāng)前線程threadLocals成員變量中存儲的。所以父線程和存儲的數(shù)據(jù)在子線程中獲取不了，在子線程中存儲的數(shù)據(jù)在父線程中存儲不了。

例：

public class ThreadLocalTest {
    static ThreadLocal<Integer> stringThreadLocal = new ThreadLocal<>();
    static Integer num = 5;
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
                new Thread(()->{
                    stringThreadLocal.set(num);
                    System.out.println("線程1: " + stringThreadLocal.get());
                    new Thread(()->{
                        System.out.println("線程1的子線程: " + stringThreadLocal.get());
                    }).start();
                }).start();
        }
}

結(jié)果：

在這里插入圖片描述

InheritableThreadLocal類

為了解決上述問題，為了讓子類能夠訪問父類的數(shù)據(jù)，則InheritableThreadLocal應(yīng)用而生。

首先InheritableThreadLocal類繼承了ThreadLocal類并重寫了ThreadLocla的三個方法

public class InheritableThreadLocal<T> extends ThreadLocal<T> {
    // 只返回父類線程的值
    protected T childValue(T parentValue) {
        return parentValue;
    }
    // 獲取線程inheritableThreadLocals值
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
       return t.inheritableThreadLocals;
    }
    // 創(chuàng)建當(dāng)前線程的inheritableThreadLocals
    void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.inheritableThreadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }
}

再看下Thread創(chuàng)建的init方法

  private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
                      long stackSize, AccessControlContext acc,
                      boolean inheritThreadLocals) {
     ......
       // 獲取父類線程
        Thread parent = currentThread();
     ........
       // 如果 在創(chuàng)建子類線程的時候如果返現(xiàn)父類線程的數(shù)據(jù)不為null 則把父類線程的數(shù)據(jù)存儲到子類線程的
         //inheritableThreadLocals成員變量中去
        if (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null)
            this.inheritableThreadLocals =
                ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
    }

這樣父類線程的inheritThreadLocals數(shù)據(jù)就存儲到了子類變量中去了。值得注意的事，雖然能用父類的放進去的值，但是不影響父類的操作，也就是子類和父類的值是隔離開的。

package com.example.spring;


public class ThreadLocalTest {

    static ThreadLocal<Integer> stringThreadLocal = new ThreadLocal<>();
    static InheritableThreadLocal<Integer> integerInheritableThreadLocal = new InheritableThreadLocal();

    static Integer num = 5;

        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

                new Thread(()->{
                    integerInheritableThreadLocal.set(num);
                    System.out.println("線程1: " + integerInheritableThreadLocal.get());
                    new Thread(()->{
                        integerInheritableThreadLocal.set(4);
                        System.out.println("線程1的子線程: " + integerInheritableThreadLocal.get());
                    }).start();
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("線程1的最終結(jié)果：" + integerInheritableThreadLocal.get());
                }).start();
        }
}

在這里插入圖片描述