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Java多线程基础（十三）——Thread-Specific Storage（ThreadLocal

warnerwu / 1561人阅读

摘要：案例中的类就是线程独有对象的代理者参与者参与者会处理多个委托的工作。然而，的实现思路让每个对象，自身持有一个，这个的就是当前对象，是本地线程变量值。

一、定义

Thread-Specific Storage就是“线程独有的存储库”，该模式会对每个线程提供独有的内存空间。
java.lang.ThreadLocal类提供了该模式的实现，ThreadLocal的实例是一种集合（collection）架构，该实例管理了很多对象，可以想象成一个保管有大量保险箱的房间。

java.lang.ThreadLocal类的方法：

public void set()

该方法会检查当前调用线程，默认以该线程的Thread.currentThread()值作为键，来保存指定的值。

public Object get()

该方法会检查当前调用线程，默认以该线程的Thread.currentThread()值作为键，获取保存指定的值。

二、模式案例

TSLog类：

//实际执行记录日志的类，每个线程都会拥有一个该类的实例
public class TSLog {
    private PrintWriter writer = null;
    public TSLog(String filename) {
        try {
            writer = new PrintWriter(new FileWriter(filename));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public void println(String s) {
        writer.println(s);
    }
    public void close() {
        writer.println("==== End of log ====");
        writer.close();
    }
}

Log类：

public class Log {
    private static final ThreadLocal tsLogCollection = new ThreadLocal();
    public static void println(String s) {
        getTSLog().println(s);
    }
    public static void close() {
        getTSLog().close();
    }
    private static TSLog getTSLog() {
        TSLog tsLog = (TSLog) tsLogCollection.get();
        if (tsLog == null) {
            tsLog = new TSLog(Thread.currentThread().getName() + "-log.txt");
            tsLogCollection.set(tsLog);
        }
        return tsLog;
    }
}

ClientThread类：

public class ClientThread extends Thread {
    public ClientThread(String name) {
        super(name);
    }
    public void run() {
        System.out.println(getName() + " BEGIN");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Log.println("i = " + i);
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
        Log.close();
        System.out.println(getName() + " END");
    }
}

执行：
Alice、Bobby、Chris三个线程调用Log类的同一个方法，但实际上每个线程都拥有独自的TSLog实例。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        new ClientThread("Alice").start();
        new ClientThread("Bobby").start();
        new ClientThread("Chris").start();
    }
}

三、模式讲解

Thread-Specific Storage模式的角色如下：

Client（委托人）参与者

Client参与者会将工作委托给TSObjectProxy参与者。（案例中的ClientThread类就是Client）

TSObjectProxy（线程独有对象的代理者）参与者

TSObjectProxy参与者会处理多个Client委托的工作。（案例中的Log类就是TSObjectProxy）

TSObjectCollection（线程独有对象的集合）参与者

（案例中的java.lang.ThreadLocal类就是TSObjectCollection）

TSObject（线程独有的对象）参与者

TSObject存放线程所特有的信息，TSObject实例的方法只会由单线程调用，由TSObjectCollection管理，每个线程都拥有独立的TSObject实例。（案例中的TSLog类就是TSObject）

四、ThreadLocal的原理

ThreadLocal类主要有四个方法：

1、初始化返回值的方法：
该方法实现只返回 null，并且修饰符为protected，很明显，如果用户想返回初始值不为null，则需要重写该方法；

protected T initialValue() {
    return null;
}

2、get方法，获取线程本地副本变量

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();
}

3、set方法，设置线程本地副本变量

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

4、remove方法，移除线程本地副本变量

public void remove() {
 ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
 if (m != null)
     m.remove(this);
}

如果需要我们自己来设计ThreadLocal对象，那么，一般的实现思路：
设计一个线程安全的Map，key就是当前线程对象，Value就是线程本地变量的值。

然而，JDK的实现思路：

让每个Thread对象，自身持有一个Map，这个Map的Key就是当前ThreadLocal对象，Value是本地线程变量值。相对于加锁的实现方式，这样做可以提升性能，其实是一种以时间换空间的思路。

ThreadLocal类有个getMap()方法，其实就是返回Thread对象自身的Map——threadLocals。

ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
    return t.threadLocals;
}

threadLocals是一种ThreadLocal.ThreadLocalMap类型的数据结构，作为内部类定义在ThreadLocal类中，其内部采用一种WeakReference的方式保存键值对。

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