threadlocal使用场景及注意事项
想必很多朋友对ThreadLocal并不陌生，今天我们就来一起探讨下ThreadLocal的使用方法和实现原理。
首先，本文先谈一下对ThreadLocal的理解，然后根据ThreadLocal类的源码分析了其实现原理和使用需
要注意的地方，最后给出了两个应用场景。
一.对ThreadLocal的理解
void VM_GC_Operation::doit_epilogue() {
assert(Thread::current()->is_Java_thread(), “just checking”);
// Release the Heap_lock first.
SharedHeap* sh = SharedHeap::heap();
if (sh != NULL) sh->_thread_holds_heap_lock_for_gc = false;
Heap_lock->unlock();
release_and_notify_pending_list_lock();
}
void VM_GC_Operation::release_and_notify_pending_list_lock() {
instanceRefKlass::release_and_notify_pending_list_lock(&_pending_list_basic_lock
);
}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。
这句话从字面上看起来很容易理解，但是真正理解并不是那么容易。
我们还是先来看一个例子：
Java代码
1. **class** ConnectionManager {
2.
3. **private** **static** Connection connect = **null**;
4.
5. **public** **static** Connection openConnection() {
6. **if**(connect == **null**){
7. connect = DriverManager.getConnection();
8. }
9. **return** connect;
10. }
11.
12. **public** **static** **void** closeConnection() {
13. **if**(connect!=**null**)
14. connect.close();
15. }
16. }
假设有这样一个数据库链接管理类，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。
那么大家来仔细分析一下这个问题，这地方到底需不需要将connect变量进行共享？事实上，是不需要
的。假如每个线程中都有一个connect变量，各个线程之间对connect变量的访问实际上是没有依赖关系
的，即一个线程不需要关心其他线程是否对这个connect进行了修改的。
到这里，可能会有朋友想到，既然不需要在线程之间共享这个变量，可以直接这样处理，在每个需要使
用数据库连接的方法中具体使用时才创建数据库链接，然后在方法调用完毕再释放这个连接。比如下面
这样：
Java代码
1. **class** ConnectionManager {
2.
3. **private** Connection connect = **null**;
4.
5. **public** Connection openConnection() {
6. **if**(connect == **null**){
7. connect = DriverManager.getConnection();8. }
9. **return** connect;
10. }
11.
12. **public** **void** closeConnection() {
13. **if**(connect!=**null**)
14. connect.close();
15. }
16. }
17.
18. **class** Dao{
19. **public** **void** insert() {
20. ConnectionManager connectionManager = **new** ConnectionManager();
21. Connection connection = connectionManager.openConnection();
22.
23. //使用connection进行操作
24.
25. connectionManager.closeConnection();
26. }
27. }
这样处理确实也没有任何问题，由于每次都是在方法内部创建的连接，那么线程之间自然不存在线程安
全问题。但是这样会有一个致命的影响：导致服务器压力非常大，并且严重影响程序执行性能。由于在
方法中需要频繁地开启和关闭数据库连接，这样不仅严重影响程序执行效率，还可能导致服务器压力巨
大。
那么这种情况下使用ThreadLocal是再适合不过的了，因为ThreadLocal在每个线程中对该变量会创建一
个副本，即每个线程内部都会有一个该变量，且在线程内部任何地方都可以使用，线程之间互不影响，
这样一来就不存在线程安全问题，也不会严重影响程序执行性能。
但是要注意，虽然ThreadLocal能够解决上面说的问题，但是由于在每个线程中都创建了副本，所以要
考虑它对资源的消耗，比如内存的占用会比不使用ThreadLocal要大。
二.深入解析ThreadLocal类
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：
Java代码
1. publicT get() { }
2. public voidset(T value) { }
3. public voidremove() { }
4. protectedT initialValue() { }
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，下面会详细说明。
首先我们来看一下ThreadLocal类是如何为每个线程创建一个变量的副本的。
先看下get方法的实现：第一句是取得当前线程，然后通过getMap(t)方法获取到一个map，map的类型为ThreadLocalMap。
然后接着下面获取到键值对，注意这里获取键值对传进去的是this，而不是当前线程t。
如果获取成功，则返回value值。
如果map为空，则调用setInitialValue方法返回value。
我们上面的每一句来仔细分析：
首先看一下getMap方法中做了什么：
可能大家没有想到的是，在getMap中，是调用当期线程t，返回当前线程t中的一个成员变量
threadLocals。
那么我们继续取Thread类中取看一下成员变量threadLocals是什么：实际上就是一个ThreadLocalMap，这个类型是ThreadLocal类的一个内部类，我们继续取看
ThreadLocalMap的实现：
可以看到ThreadLocalMap的Entry继承了WeakReference，并且使用ThreadLocal作为键值。
然后再继续看setInitialValue方法的具体实现：
很容易了解，就是如果map不为空，就设置键值对，为空，再创建Map，看一下createMap的实现：至此，可能大部分朋友已经明白了ThreadLocal是如何为每个线程创建变量的副本的：
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）。
初始时，在Thread里面，threadLocals为空，当通过ThreadLocal变量调用get()方法或者set()方法，
就会对Thread类中的threadLocals进行初始化，并且以当前ThreadLocal变量为键值，以ThreadLocal
要保存的副本变量为value，存到threadLocals。
然后在当前线程里面，如果要使用副本变量，就可以通过get方法在threadLocals里面查找。
下面通过一个例子来证明通过ThreadLocal能达到在每个线程中创建变量副本的效果：
Java代码
1. **package** com.bijian.study;
2.
3. **public** **class** Test {
4.
5. ThreadLocal longLocal = **new** ThreadLocal();
6. ThreadLocal stringLocal = **new** ThreadLocal();
7.
8. **public** **void** set() {
9. longLocal.set(Thread.currentThread().getId());
10. stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());
11. }
12.
13. **public** **long** getLong() {
14. **return** longLocal.get();
15. }
16.
17. **public** String getString() {
18. **return** stringLocal.get();
19. }
20.
21. **public** **static** **void** main(String[] args) **throws**
InterruptedException {
22. **final** Test test = **new** Test();
23.
24. test.set();
25. System.out.println(test.getLong());26. System.out.println(test.getString());
27.
28. Thread thread1 = **new** Thread() {
29. **public** **void** run() {
30. test.set();
31. System.out.println(test.getLong());
32. System.out.println(test.getString());
33. };
34. };
35. thread1.start();
36. thread1.join();
37.
38. System.out.println(test.getLong());
39. System.out.println(test.getString());
40. }
41. }
运行结果：
Text代码
1. 1
2. main
3. 11
4. Thread-0
5. 1
6. main
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：
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；
如果想在get之前不需要调用set就能正常访问的话，必须重写initialValue()方法。
因为在上面的代码分析过程中，我们发现如果没有先set的话，即在map中查找不到对应的存储，则会通
过调用setInitialValue方法返回i，而在setInitialValue方法中，有一个语句是T value = initialValue()，
而默认情况下，initialValue方法返回的是null。看下面这个例子：
Java代码
1. **package** com.bijian.study;
2.
3. **public** **class** Test02 {
4.
5. ThreadLocal longLocal = **new** ThreadLocal();
6. ThreadLocal stringLocal = **new** ThreadLocal();
7.
8. **public** **void** set() {
9. longLocal.set(Thread.currentThread().getId());
10. stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());
11. }
12.
13. **public** **long** getLong() {
14. **return** longLocal.get();
15. }
16.
17. **public** String getString() {
18. **return** stringLocal.get();
19. }
20.
21. **public** **static** **void** main(String[] args) **throws**
InterruptedException {
22. **final** Test02 test = **new** Test02();23.
24. System.out.println(test.getLong());
25. System.out.println(test.getString());
26.
27. Thread thread1 = **new** Thread() {
28. **public** **void** run() {
29. test.set();
30. System.out.println(test.getLong());
31. System.out.println(test.getString());
32. };
33. };
34. thread1.start();
35. thread1.join();
36.
37. System.out.println(test.getLong());
38. System.out.println(test.getString());
39. }
40. }
运行结果：
Text代码
1. Exception in thread “main” java.lang.NullPointerException
2. at com.bijian.study.Test02.getLong(Test02.java:14)
3. at com.bijian.study.Test02.main(Test02.java:24)
在main线程中，没有先set，直接get的话，运行时会报空指针异常。
但是如果改成下面这段代码，即重写了initialValue方法：
Java代码
1. **package** com.bijian.study;
2.
3. **public** **class** Test03 {
4.
5. ThreadLocal longLocal = **new** ThreadLocal() {
6. **protected** Long initialValue() {
7. **return** Thread.currentThread().getId();
8. };
9. };
10.
11. ThreadLocal stringLocal = **new** ThreadLocal() {
12. **protected** String initialValue() {
13. **return** Thread.currentThread().getName();
14. };
15. };
16.
17. **public** **void** set() {
18. longLocal.set(Thread.currentThread().getId());
19. stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());
20. }
21.
22. **public** **long** getLong() {
23. **return** longLocal.get();
24. }25.
26. **public** String getString() {
27. **return** stringLocal.get();
28. }
29.
30. **public** **static** **void** main(String[] args) **throws**
InterruptedException {
31. **final** Test03 test = **new** Test03();
32.
33. //test.set();
34. System.out.println(test.getLong());
35. System.out.println(test.getString());
36.
37. Thread thread1 = **new** Thread() {
38. **public** **void** run() {
39. //test.set();
40. System.out.println(test.getLong());
41. System.out.println(test.getString());
42. };
43. };
44. thread1.start();
45. thread1.join();
46.
47. System.out.println(test.getLong());
48. System.out.println(test.getString());
49. }
50. }
运行结果：
Text代码
1. 1
2. main
3. 8
4. Thread-0
5. 1
6. main
就可以直接不用先set而直接调用get了。
三.ThreadLocal的应用场景
最常见的ThreadLocal使用场景为 用来解决数据库连接、Session管理等。