Java并发(三) ThreadLocal关键字

TheadLocal称为线程本地存储，就是说一个变量，每个线程都有它的一个副本，并且相互之间是独立的。

ThreadLocal类的实现

下面是该类的提供的关键的几个方法：

public T get() { }
public void set(T value) { }
public void remove() { }
protected T initialValue() { }

通过查看jdk中该类的源码，可以大致看到上述方法的实现，其中：

    /**
     * Returns the value in the current thread‘s copy of this
     * thread-local variable.  If the variable has no value for the
     * current thread, it is first initialized to the value returned
     * by an invocation of the {@link #initialValue} method.
     *
     * @return the current thread‘s value of this thread-local
     */
    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }

是get()方法的实现，首先是通过一个getMap得到ThreadLocalMap，然后在这个ThreadLocalMap中通过this来获得对应的值作为返回值：如果将ThreadLocalMap看作map的话，我们可以发现实际上这个map的key是当前的ThreadLoca变量。
接下来看getMap方法的实现

    /**
     * Get the map associated with a ThreadLocal. Overridden in
     * InheritableThreadLocal.
     *
     * @param  t the current thread
     * @return the map
     */
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }

实际上就是返回了线程t的成员变量threadLocals，该变量是一个ThreadLocalMap类型。

这样我们就可以总结出TheadLocal大致的工作原理：有依附于每个线程的一个ThreadLocalMap的类似map的数据结构，这个数据结构的key就是我们定义的ThreadLocal变量，同时我们可以定义多个ThreadLocal变量作为这个map的key。
用图形表示为：

从这里来看，ThreadLocal其实只是相当于声明了某种类型是线程本地存储，实际上的数据是存储在每个Thread实例的成员变量中的。这也就是线程本地存储名称的来源—数据实际上存储在本地线程中。
另外还有set：

    /**
     * Sets the current thread‘s copy of this thread-local variable
     * to the specified value.  Most subclasses will have no need to
     * override this method, relying solely on the {@link #initialValue}
     * method to set the values of thread-locals.
     *
     * @param value the value to be stored in the current thread‘s copy of
     *        this thread-local.
     */
    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

用于修改value值。

另外注意到，ThreadLocalMap中的内部类Entry是声明为WeakReference，这是java中的四种Reference类型之一。通过相关相关书籍和网页，简单介绍一下：
StrongReference，就是我们通常通过new Object()这样的形式得到的引用，叫强引用，只要强引用还在，GC就不会回收相应的对象。
SoftReference，软引用，系统在内存将要溢出之前，会对这类引用的对象进行清理。比如外部数据源：文件、数据库、网络等可声明为该类型引用。
WeakReference，弱引用，被弱引用关联的对象如果被JVM识别为弱可达，那么在下次GC的时候就会进行回收。
SoftReference与WeakReference的区别是GC的时间是尽量推迟的。
Phantom，虚引用。不能通过虚引用来获得一个对象实例，唯一的目的是在对象被回收时得到一个系统通知。

ThreadLocal应用场景

数据库连接、Session管理等