ThreadLocal 实现多线程存取数据场景模型

最新推荐文章于 2025-03-19 21:30:57 发布

abcnull

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分类专栏：高并发多线程文章标签： ThreadLocal 多线程多线程存储数据 java 本地线程存储

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本文深入解析了ThreadLocal在Java多线程编程中的应用，探讨了其如何实现线程隔离的变量存储，以及其底层原理和常见问题解答。

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需求场景

需要多线程运行程序时候，虽然有很多变量可以是不同线程间通用，但是还是有些变量希望做到线程隔离，每个线程需要自己独有的一些变量的场景模型

ThreadLocal 介绍

早在 jdk 1.2 的版本中就提供了 java.lang.ThreadLocal 的支持，这个工具可以帮助我们很方便的写出多线程的一些程序
常用方法如下：

ThreadLocal.get 获取当前线程存储进 ThreadLocal 的变量
ThreadLocal.set 设置当前线程 ThreadLocal 中的变量
ThreadLocal.remove 移除当前线程 ThreadLocal 中的变量

ThreadLocal 一些问题

同一个线程，多次 new ThreadLocal，对不同的对象 set(不同参数) 操作之后，当前线程本地存储的值会被覆盖吗？
答案是不会的，这些值会全部存进线程相关的某个 map 中，这些值也依然做到线程隔离，但是不会被覆盖，都存在了本地线程存储中
其底层原理是通过存储线程号加上值的 map 形式吗？
答案是否定的，是通过存储 ThreadLocal 对象（key）加上值（value）的形式存储进一个线程相关的 map 中

这些问题都可以查看下方底层原理，从中可以得到解释

ThreadLocal 底层原理

当我们在一个类中设立一个 static ThreadLocal，在不同线程中存取 ThreadLocal 时候为什么是不同的值呢？
因为其底层代码如下：
这是 ThreadLocal.set 方法

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

这是 ThreadLocal.get 方法

public T get() {
	Thread t = Thread.currentThread();
	ThreadLocalMap map = getMap(t);
	if (map != null) {
		ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
		if (e != null) {
			T result = (T)e.value;
			return result;
		}
	}
	return setInitialValue();
}

我们可以发现，当我们写 ThreadLocal 变量虽然是 static 静态，但是不同线程存储时候却能够做到线程之间不串扰，这是因为，当我们每次 set 存数据时候，虽然threadLocal.set("aaa")只用填 value，但实际底层代码中会先拿到当前线程，然后依据当前线程拿到属于当前线程的一个 map 键值对表，这个 map 才是关键所在，然后将 this 也就是当前这个 ThreadLocal 对象作为 key，将 aaa 作为 value 存储进 map 中，因为这个 map 是做到线程隔离的，所以可以发现我们虽然把 ThreadLocal 弄成静态，并且通过threadLocal.set("aaa")方式存储数据，但是多线程使用中也不会造成数据串扰

举例

A 类中大部分数据是多线程通用的，但是有一个数据是多线程区分的，跑多线程时候，每跑一个线程就会new A()一次

public class A{
	private String param1 = "a";
	private static String param2 = "b";
	private static String param3 = "c";
	public static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    // 一些操作之后将某个变量保存进线程本地存储中
	public void operate(String str){
		String string = str + Math.random();
		threadLocal.set(String);
	}
	
	// 提取变量
	public String take(){
		return threadLocal.get();
	}
}

试想一下要是 ThreadLocal 不是 static，那么每次创建 A 的时候，产生都是新的 ThreadLocal，根据其底层原理，其底层是一个线程有关的 map，key 是 ThreadLocal 对象，因为 ThreadLocal 要是不弄成静态，也就是说每次存进 map 时候 key 都不同，这样就变成了存了好几个 key-value 到一个线程相关的 map 中，然后我取的时候还要找到指定的 ThreadLocal 对象再调用其 get 方法才能取，但同样功能上也做到了线程隔离
上述例子中，b 和 c 多线程中是公用的，一般我会遇到每起一个线程会 new 一个 A，这个 A 中的 a 就成了线程隔离的变量了，c 也是线程隔离的变量