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ThreadLocal是java.lang包中的一个类，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：
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：
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 19 class Dao{ 20 public void insert() { 21 ConnectionManager connectionManager = new ConnectionManager(); 22 Connection connection = connectionManager.openConnection(); 23 24 //使用connection进行操作 25 26 connectionManager.closeConnection(); 27 } 28 }
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，这样不尽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。
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：
1 public T get() { } 2 public void set(T value) { } 3 public void remove() { } 4 protected T 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：
1 /** 2 * Returns the value in the current thread‘s copy of this 3 * thread-local variable. If the variable has no value for the 4 * current thread, it is first initialized to the value returned 5 * by an invocation of the {@link #initialValue} method. 6 * 7 * @return the current thread‘s value of this thread-local 8 */ 9 public T get() { 10 Thread t = Thread.currentThread(); 11 ThreadLocalMap map = getMap(t); 12 if (map != null) { 13 ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this); 14 if (e != null) { 15 @SuppressWarnings("unchecked") 16 T result = (T)e.value; 17 return result; 18 } 19 } 20 return setInitialValue(); 21 }
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<key,value>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。
首先看一下getMap方法中做了什么：
1 /** 2 * Get the map associated with a ThreadLocal. Overridden in 3 * InheritableThreadLocal. 4 * 5 * @param t the current thread 6 * @return the map 7 */ 8 ThreadLocalMap getMap(Thread t) { 9 return t.threadLocals; 10 }
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：
1 /* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained 2 * by the ThreadLocal class. */ 3 ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
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：
1 static class ThreadLocalMap { 2 static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> { 3 /** The value associated with this ThreadLocal. */ 4 Object value; 5 6 Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) { 7 super(k); 8 value = v; 9 } 10 } 11 /* 12 * 13 */ 14 }
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：
1 private T setInitialValue() { 2 T value = initialValue(); 3 Thread t = Thread.currentThread(); 4 ThreadLocalMap map = getMap(t); 5 if (map != null) 6 map.set(this, value); 7 else 8 createMap(t, value); 9 return value; 10 }
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：
1 void createMap(Thread t, T firstValue) { 2 t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); 3 }
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：
1 public class Test { 2 ThreadLocal<Long> longLocal = new ThreadLocal<Long>(); 3 ThreadLocal<String> stringLocal = new ThreadLocal<String>(); 4 5 6 public void set() { 7 longLocal.set(Thread.currentThread().getId()); 8 stringLocal.set(Thread.currentThread().getName()); 9 } 10 11 public long getLong() { 12 return longLocal.get(); 13 } 14 15 public String getString() { 16 return stringLocal.get(); 17 } 18 19 public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 20 final Test test = new Test(); 21 22 23 test.set(); 24 System.out.println(test.getLong()); 25 System.out.println(test.getString()); 26 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 }
输出结果为：
1 1 2 main 3 8 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：
1 public class Test { 2 ThreadLocal<Long> longLocal = new ThreadLocal<Long>(); 3 ThreadLocal<String> stringLocal = new ThreadLocal<String>(); 4 5 public void set() { 6 longLocal.set(Thread.currentThread().getId()); 7 stringLocal.set(Thread.currentThread().getName()); 8 } 9 10 public long getLong() { 11 return longLocal.get(); 12 } 13 14 public String getString() { 15 return stringLocal.get(); 16 } 17 18 public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 19 final Test test = new Test(); 20 21 System.out.println(test.getLong()); 22 System.out.println(test.getString()); 23 24 Thread thread1 = new Thread(){ 25 public void run() { 26 test.set(); 27 System.out.println(test.getLong()); 28 System.out.println(test.getString()); 29 }; 30 }; 31 thread1.start(); 32 thread1.join(); 33 34 System.out.println(test.getLong()); 35 System.out.println(test.getString()); 36 } 37 }
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，就可以直接不用先set而直接调用get了。
1 public class Test { 2 ThreadLocal<Long> longLocal = new ThreadLocal<Long>(){ 3 protected Long initialValue() { 4 return Thread.currentThread().getId(); 5 }; 6 }; 7 ThreadLocal<String> stringLocal = new ThreadLocal<String>(){; 8 protected String initialValue() { 9 return Thread.currentThread().getName(); 10 }; 11 }; 12 13 14 public void set() { 15 longLocal.set(Thread.currentThread().getId()); 16 stringLocal.set(Thread.currentThread().getName()); 17 } 18 19 public long getLong() { 20 return longLocal.get(); 21 } 22 23 public String getString() { 24 return stringLocal.get(); 25 } 26 27 public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 28 final Test test = new Test(); 29 30 test.set(); 31 System.out.println(test.getLong()); 32 System.out.println(test.getString()); 33 34 35 Thread thread1 = new Thread(){ 36 public void run() { 37 test.set(); 38 System.out.println(test.getLong()); 39 System.out.println(test.getString()); 40 }; 41 }; 42 thread1.start(); 43 thread1.join(); 44 45 System.out.println(test.getLong()); 46 System.out.println(test.getString()); 47 } 48 }
最常见的ThreadLocal使用场景为 用来解决 数据库连接、Session管理等。
例如：
1 private static ThreadLocal<Connection> connectionHolder 2 = new ThreadLocal<Connection>() { 3 public Connection initialValue() { 4 return DriverManager.getConnection(DB_URL); 5 } 6 }; 7 8 public static Connection getConnection() { 9 return connectionHolder.get(); 10 }
1 private static final ThreadLocal threadSession = new ThreadLocal(); 2 3 public static Session getSession() throws InfrastructureException { 4 Session s = (Session) threadSession.get(); 5 try { 6 if (s == null) { 7 s = getSessionFactory().openSession(); 8 threadSession.set(s); 9 } 10 } catch (HibernateException ex) { 11 throw new InfrastructureException(ex); 12 } 13 return s; 14 }
出处：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/
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原文地址：http://www.cnblogs.com/Eason-S/p/5724400.html
