Java线程之ThreadLocal的应用场景及原理

Java线程之ThreadLocal的应⽤场景及原理
1.ThreadLocal是什么呢？
ThreadLocal与并发问题相关，每个ThreadLocal能够存放⼀个线程级别的变量，⽽它本⾝⼜能被多个线程共享使⽤，并且绝对的线程安全（数据隔离），它本⾝是为线程安全和某些特定场景的问题⽽设计的。

说到这是不是有点迷惑，反正笔者刚了解的ThreadLocal的时候是相当的迷惑，既然这个变量被多线程共享，怎么⼜说到数据隔离了呢，如果数据隔离的话，不要让线程共享变量不就⾏了。

其实，所说的共享只是共享⼀个变量引⽤⽽已，并不是共享⾥⾯的数据，⾥⾯的数据是分开存储的和访问的，所以实现了数据的隔离。

⽐如你哥哥结婚了，你们还住在⼀个房⼦⾥，但是你哥的媳妇始终是你哥的，永远不可能是你的。

房⼦就像⼀个ThreadLocal变量，你和哥哥是两个线程，你嫂⼦是数据，并且只属于你哥哥。

这下该清楚了吧。

很多⼈只是将它作为⼀种传参的⼯具，⽅法调⽤的时候，最初可能没有想那么多，有多少个参数就传递多少个参数，当发现某个⽅法需要增加⼀个参数时，我们总不能直接添加参数吧，如果你⾮要改，那你改个试试。

针对这个问题，可以通过ThreadLocal的⽅式很⽅便的进⾏参数传递。

注意使⽤的时候明⽩它的出⼝和⼊⼝是可控的，否则很容易造成内存泄漏。

2.应⽤场景
为了说明ThreadLocal的应⽤场景。

我们来看⼀个框架的样例。

Spring的事务管理器通过AOP切⼊业务代码，在进⼊业务代码前，会依据相应的事务管理器提取出相应的事务对象，假如事务管理器是DataSourceTransactionManager，就会从DataSource中获取⼀个连接对象，通过⼀定的包装后将其保存在ThreadLocal中。

⽽且Spring也将DataSource进⾏了包装，重写了当中的getConnection()⽅法，或者说该⽅法的返回将由Spring来控制，这样Spring就能让线程内多次获取到的Connection对象是同⼀个。

为什么要放在ThreadLocal⾥⾯呢？由于Spring在AOP后并不能向应⽤程序传递參数。

应⽤程序的每⼀个业务代码是事先定义好的，Spring并不会要求在业务代码的⼊⼝參数中必须编写Connection的⼊⼝參数。

此时Spring选择了ThreadLocal，通过它保证连接对象始终在线程内部，不论什么时候都能拿到，此时Spring很清楚什么时候回收这个连接，也就是很清楚什么时候从ThreadLocal中删除这个元素。

从Spring事务管理器的设计上能够看出。

Spring利⽤ThreadLocal得到了⼀个⾮常完美的设计思路，同⼀时候它在设计时也⼗分清楚ThreadLocal中元素应该在什么时候删除。

由此，我们简单地觉得ThreadLocal尽量使⽤在⼀个全局的设计上。

⽽不是⼀种打补丁的间接⽅法。

3.使⽤⽅式
public class ThreadLocalTest {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
for (int i = 0; i < 3; i++) {
final Integer num = i;
final String name = "sun"+i;
new Thread(){
public void run(){
try {
a.setId(num);
a.setname(name);
Thread.sleep(5000);
a.display();
} catch (InterruptedException e) {
} finally {
a.clear();
}
}
}.start();
}
}
}
class A{
public static ThreadLocal<String> name = new ThreadLocal<>();
public static ThreadLocal<Integer> id = new ThreadLocal<>();
public void setname(String name){
.set(name);
}
public void setId(Integer id){
A.id.set(id);
}
public void display(){
System.out.println("name: "+.get()+"\t"+"id: "+A.id.get());
}
public void clear() {
.remove();
A.id.remove();
}
}
//输出的结果
name: sun2 id: 2
name: sun0 id: 0
name: sun1 id: 1
通过输出结果可以看出，通过同⼀个ThreadLocal得到的变量是线程私有的。

4.源码分析（先放这占个位置，以后再更新，最近看源码都要看吐了。

）
接下来，分析⼀下ThreadLocal变量中最常⽤的⽅法set(),get(),remove()的源码，来看看它是如何做到线程私有的呢。

a）set()⽅法：
⽅法很简单，⾸先获取了当前的线程，然后根据当前的线程获取了它的⼀个threadLocals变量，这个变量是ThreadLocalMap类型的。

最后，如果map不存在则创建⼀个。

b) get()⽅法。

同样的套路，如果不存在数据则返回⼀个初始值。

c）remove()⽅法。

详细的分析以后再补充。

5.注意事项
我们往ThreadLocal存的数据都会保存在线程的⼀个map中，如果线程不⽤了，那么存放的数据⾃然跟着销毁了。

可是，像jvm中的线程是复⽤的，这就会出现⼀个问题，数据没⽤了，但是依然保存在内存中清理不掉，数据的⽣命周期变得不可预测，极端的情况与jvm的⽣命周期⼀致，这会造成严重的内存泄漏，进⽽导致内存溢出的情况。

这是使⽤ThreadLocal的⼀个⼤坑。

所以在使⽤过程中，⼀定要把ThreadLocal变量安排的明明⽩⽩，及时清理数据。

6.ThreadLocal与Synchronized的区别：
ThreadLocal和线程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。

Synchronized利⽤锁机制，以时间换空间的⽅式，ThreadLocal则以空间换时间，⽤于线程间的数据隔离。