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什么是线程封闭

当访问共享变量时，往往需要加锁来保证数据同步。一种避免使用同步的方式就是不共享数据。如果仅在单线程中访问数据，就不需要同步了。这种技术称为线程封闭。在Java语言中，提供了一些类库和机制来维护线程的封闭性，例如局部变量和ThreadLocal类，本文主要深入讲解如何使用ThreadLocal类来保证线程封闭。

理解ThreadLocal类

ThreadLocal类能使线程中的某个值与保存值的对象关联起来，它提供了get、set方法，这些方法为每个使用该变量的线程保存一份独立的副本，因此get总是set当前线程的set最新值。

首先我们来看个例子，这个例子来自于http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920407.html

public class Test1 {    ThreadLocal
    
      longLocal = new ThreadLocal
     
      ();    ThreadLocal
      
        stringLocal = new ThreadLocal
       
        ();    public void set() {        longLocal.set(Thread.currentThread().getId());        stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());    }    public long getLong() {        return longLocal.get();    }    public String getString() {        return stringLocal.get();    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        final Test1 test = new Test1();        test.set();        System.out.println(test.getLong());        System.out.println(test.getString());        Thread thread1 = new Thread(() -> {            test.set();            System.out.println(test.getLong());            System.out.println(test.getString());        });        thread1.start();        thread1.join();        System.out.println(test.getLong());        System.out.println(test.getString());    }}
       
      
     
    

运行该程序，代码输出的结果为：

1

main

10

Thread-0

1

main

从这段代码可以看出在mian线程和thread1线程确实都保存着各自的副本，它们的副本各自不干扰。

ThreadLocal源码解析

来从源码的角度来解析ThreadLocal这个类，这个类存放在java.lang包，这个类有很多方法。

它内部又个ThreadLocalMap类，主要有set()、get()、setInitialValue 等方法。

首先来看下set方法，获取当前Thread的 map，如果不存在则新建一个并设置值，如果存在设置值，源码如下：

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

跟踪createMap，可以发现它根据Thread创建来一个ThreadLocalMap。

void createMap(Thread t, T firstValue) {        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);    }

t.threadLocals为当前线程的一个变量，也就是ThreadLocal的数据都是存放在当前线程的threadLocals变量里面的，由此可见用ThreadLocal存放的数据是线程安全的。因为它对于不同的线程来，使用ThreadLocal的set方法都会根据线程判断该线程是否存在它的threadLocals成员变量，如果没有就建一个，有的话就存下数据。

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

ThreadLocalMap为ThreadLocal的一个内部类，源码如下：

static class ThreadLocalMap {        static class Entry extends WeakReference
    
     > {            /** The value associated with this ThreadLocal. */            Object value;            Entry(ThreadLocal
      k, Object v) {                super(k);                value = v;            }        }
    

可以看到ThreadLocalMap的Entry继承了WeakReference，并且使用ThreadLocal作为键值。

在使用ThreadLocal的get方法之前一定要先set，要不然会报空指针异常。还有一种方式就是在初始化的时候调用initialValue（）方法赋值。改造下之前的例子，代码如下：

public class Test2 {    ThreadLocal
    
      longLocal = new ThreadLocal
     
      (){        @Override        protected Long initialValue() {            return Thread.currentThread().getId();        }    };    ThreadLocal
      
        stringLocal = new ThreadLocal
       
        (){        @Override        protected String initialValue() {            return Thread.currentThread().getName();        }    };    public long getLong() {        return longLocal.get();    }    public String getString() {        return stringLocal.get();    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        final Test2 test = new Test2();        System.out.println(test.getLong());        System.out.println(test.getString());        Thread thread1 = new Thread(() -> {                      System.out.println(test.getLong());            System.out.println(test.getString());        });        thread1.start();        thread1.join();        System.out.println(test.getLong());        System.out.println(test.getString());    }}
       
      
     
    

运行该程序，代码输出的结果为：

1

main

10

Thread-0

1

main

ThreadLocal常用的使用场景

通常讲JDBC连接保存在ThreadLocal对象中，每个对象都有属于自己的连接，代码如下：

private static ThreadLocal
    
      connectionHolder= new ThreadLocal
     
      () {    public Connection initialValue() {       return DriverManager.getConnection(DB_URL);    }}; public static Connection getConnection() {    return connectionHolder.get();}
     
    

参考资料

《Java并发编程实战》

《深入理解JVM》

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