Java ThreadLocal线程本地类 - 并发编程

矫情吗；* 2024-04-01 10:11 69阅读 0赞

### 一、简介 ###

ThreadLocal类是作为线程内部的局部变量而提供的。让这些变量在多线程环境下访问（get/set）时能保证各个线程里的变量相对独立于其他线程内的变量。

通过ThreadLocal创建的变量只能被当前线程访问，对其他线程不可见，故别的线程无法访问和修改，也就是说：对线程公有化变成对线程私有化。事实上每个线程中都有一个ThreadLocal变量副本。

相比于锁的性能：

java在使用锁的使用中会导致运行效率降低，ThreadLocal的使用彻底避免对共享资源的竞争，同时又可以不影响效率。ThreadLocal采⽤了“以空间换时间”的⽅式，为每⼀个线程都提供⼀份变量的副本，从⽽实现同时访问⽽互不影响，但因为每个线程都维护着⼀份副本，对内存空间的占⽤会增加。

![在这里插入图片描述][f1e8ec1a6f254fd1acc770c1df1cb6d3.png]  
ThreadLocalMap是定义在ThreadLocal类中的一个静态内部类。而它的结构和HashMap结构极其相似。有一个Entry\[\]数组存放数据。而这个Entry类是继承自WeakReference类的子类，这一点和HashMap有所不同。

![在这里插入图片描述][842f55a5477c4384a8df534b5e579242.png]

### get方法 ###

![在这里插入图片描述][5f9104bfb95e49e3a60e7a7208486fcf.png]  
get()方法就是从Thread中取出来ThreadLocalMap，然后通过ThreadLocal对象作为Key取出值；remove()方法则是取出ThreadLocalMap将ThreadLocal对应的数据移除。

### set方法 ###

![在这里插入图片描述][65e07124474d4cb1bf02316a2bf66a87.png]  
当调⽤set⽅法时，将数据写⼊threadLocals这个Map对象中，这个Map的key为ThreadLocal当前对象，value就是我们存⼊的值。⽽threadLocals本⾝能保存多个ThreadLocal对象，相当于⼀个ThreadLocal集合。

解决hash冲突使用的是“开放寻址法”，区别于hashmap的链表法

缺点  
内存泄漏问题

ThreadLocalMap中的Entry的Key是一个弱引用，因此如果在使用后不调用remove方法清除掉会导致对应的value内存泄漏。所以在使用完以后一定要记得调用remove方法清除数据。

### 三、ThreadLocal使用 ###

public class Main {
        
        //1、定义一个private static的ThreadLocal对象。
        private static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();
     
        public static void main(String[] args) {
        
            //2、每个线程可以将当前线程需要存放在局部变量中，并且可以从中获取。
            threadLocal.set("");
            String s = threadLocal.get();
     
            //3、最后在使用完之后，需要将ThreadLocal中的值移除。
            threadLocal.remove();
        }
    }

### 使用场景 ###

主要是用来做线程间数据隔离。

例如：SimpleDateFormat这个工具类，它不是线程安全的，可以通过ThreadLocal在每个线程中放一份，保证线程安全。

### 四、FastThreadLocal类 ###

FastThreadLocal是netty包的，具体是io.netty.util.concurrent包

## 1、FastThreadLocal由来 ##

netty为什么要在再造一个FastThreadLocal类呢？

因为ThreadLocal效率不高，具体为：

查找当前Thread绑定的变量, 是通过在Map中根据ThreadLocal的hash去查找的，不如数组下标访问快。

使用开放寻址法解决hash冲突时，效率非常低。也就是说当hash的index被占用后,会往后看是否有位置可能存放,如此往复,直到有空位为止.

Map扩容涉及到重新计算部分index, 最糟的情况还要挪动元素的位置

当线程执行完, 最好清掉所绑定的threadlocal变量, 不然会内存泄漏. 现实中, 往往会忘记清理.

FastThreadLocal(下文简称ftl)直接使用数组避免了hash冲突的发生。

具体做法是：每一个FastThreadLocal实例创建时，分配一个下标index；分配index使用AtomicInteger实现，每个FastThreadLocal都能获取到一个不重复的下标。当调用ftl.get()方法获取值时，直接从数组获取返回，如return array\[index\]，如下图：

![在这里插入图片描述][25bcc2e2ed0348018bfca9b0d731e22d.png]  
**对应ThreadLocal类**

在原生的ThreadLocal中有三个角色，Thread，ThreadLocal和ThreadLocalMap。分别对应了Netty的FastThreadLocalThread，FastThreadLocal和InternalThreadLocalMap。

## 2、如何使用 ##

<dependency>
        <groupId>io.netty</groupId>
        <artifactId>netty-all</artifactId>
    </dependency>

//1、Netty提供的DefaultThreadFactory 工厂类，创建的线程默认就是 FastThreadLocalThread 类型
            DefaultThreadFactory defaultThreadFactory = new DefaultThreadFactory(FastThreadLocalTest.class);
     
            //2、创建FastThreadLocal
            FastThreadLocal<String> fastThreadLocal = new FastThreadLocal<>();
     
            //3、工厂生产线程
            Thread thread = defaultThreadFactory.newThread(() -> {
        
                //4、设置变量
                fastThreadLocal.set("");
                //5、获取变量
                fastThreadLocal.get();
            });
            //6、启动线程
            thread.start();

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