Java并发编程：深入剖析ThreadLocal

想必很多朋友对ThreadLocal并不陌生，今天我们就来一起探讨下ThreadLocal的使用方法和实现原理。首先，本文先谈一下对ThreadLocal的理解，然后根据ThreadLocal类的源码分析了其实现原理和使用需要注意的地方，最后给出了两个应用场景。

以下是本文目录大纲：

一.对ThreadLocal的理解

二.深入解析ThreadLocal类

三.ThreadLocal的应用场景

若有不正之处请多多谅解，并欢迎批评指正。

一.对ThreadLocal的理解

ThreadLocal，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：

class ConnectionManager {
 private static Connection connect = null;
 public static Connection openConnection() {
 if(connect == null){
 connect = DriverManager.getConnection();
 }
 return connect;
 }
 public static void closeConnection() {
 if(connect!=null)
 connect.close();
 }
}

下面的例子没有使用同步方法，即读写volatile变量是不执行加锁操作，不使执行的线程阻塞，因此volatile变量是一种比synchronized更轻量级的通过不机制。1.不能操作线程和线程api(线程api指非线程对象的方法如notify,wait等)，2.不能操作awt，3.不能实现服务器功能，4.不能对静态属生存取，5.不能使用io操作直接存取文件系统，6.不能加载本地库.，7.不能将this作为变量和返回，8.不能循环调用。如果仅仅是使用互斥量来同步，则就可能出现前面的忙等待（即使调用sched_yield也只是延迟了而已），而使用条件变量后，则线程就可以阻塞休眠了，直到需要的条件发生（在这里就是nready.nready的值。

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threadlocal应用场景。

如果io请求需要大量时间执行的话，异步文件io方式可以显著提高效率，因为程等待的这段时间内，cpu将会调度其他线程进行执行，如果没有其他线程需要执行的话，这段时间将会浪费掉（可能会调度操作系统的零页线程）。在多线程程序中，多个线程被并发的执行以提高程序的效率，cpu不会因为某个线程需要等待资源而进入空闲状态。a1 a2 a3 b1 a1 a2 b2 a3 b3 b1 b2 b3 线程b的程序顺序 线程a 的程 线程b的程 序顺序不变 序顺序不变 特性1 java 内存模型是一张契约 内存模型屏蔽不同 编译器和处理器之 程序员 间的差异，为程序 员提供一致的内存 程序员依据内 可见性保证 存模型来编程 java 内存模型内存模型限制编 内存模型限制处 译器的重排序 理器的重排序 编译器 处理器 oracle hotspot sparc ibm j9 x86 旧内存模型的结构此范围内的操作 主内存执行read操作，经过 此范围内的 主内存执行read操由线程执行 一段时间后，由线程执行相 操作由主内 作，经过一段时间 应的load操作 后，由线程执行相 存执行 应的load操作线程执 线程的 主内存行引擎 工作内 变 use 存 load 量 read 变 量 变 assign 量 store 变 write 变 量 量 变 变 量 量 线程执行执行assign操作， 线程执行assign操 经过一段时间后，由主 作，经过一段时 变 量 的 内存执行相应的write操 作 间后，由主内存 working copy 执行相应的write 变量的masting 操作 copy 旧内存模型的规则。

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。

pthread 库不是 linux 系统默认的库，连接时需要使用静态库 libpthread.a，所以在使用pthread_create()创建线程，以及调用 pthread_atfork()函数建立fork处理程序时，需要链接该库。当a线程调用anyobject对象加入synchronized关健字的x方法时，a线程就获得了x方法所在对象的锁，所以其他线程必须等a线程执行完毕才可以调用x方法，而b线程如果调用声明了synchronized关键字的非x方法时，必须等a线程将x方法执行完，也就是释放对象锁后才可以调用。名称版本号说明audiointercom.dll1.1.0.5audiorender.dll1.0.0.2dssdk.dll6.0.10.922gdiplus.dll微软库hcnetsdk.dll4.3.0.6网络功能调用，大量功能调用此库openal32.dllplayctrl.dll7.2.0.0播放库，定制版本，增加返角回调及数据结构qoscontrol.dll1.0.0.1streamtransclient.dll1.1.2.12superrender.dll1.0.1.0systemtransform.dll2.4.0.3设备信息转发，根据播放库修改过(二) c#程序调用dll中的非托管函数方法1. 调用外部声明方法首先在c#语言源程序中声明外部方法，其基本形式是：[dllimport(“dll文件”)]修饰符 extern 返回变量类型 方法名称 （参数列表）例如：1234usingsystem.runtime.interopservices。

class ConnectionManager {
 private Connection connect = null;
 public Connection openConnection() {
 if(connect == null){
 connect = DriverManager.getConnection();
 }
 return connect;
 }
 public void closeConnection() {
 if(connect!=null)
 connect.close();
 }
}
class Dao{
 public void insert() {
 ConnectionManager connectionManager = new ConnectionManager();
 Connection connection = connectionManager.openConnection();
 //使用connection进行操作
 connectionManager.closeConnection();
 }
}

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。

加上了线程同步的代码，发现执行过程有乱序出现，我期望是pthread_create一个线程，然后main等待一个条件变量，这样能保证线程一个接一个创建，局部变量不会被改坏，实际执行结果是系统可以连续创建2个线程，然后进入死锁状态，不知道什么原因。该函数用于线程正常终结自身的执行 (也可以用 afxendthread (只能程内部) , postquitmessage 来正常终止一个线程) , 主要程的执行函数中被调用 。创建线程后，（使用 ::duplicatehandle）将其 m_hthread 数据成员复制到其他变量，并通过该变量访问该成员。

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。

二.深入解析ThreadLocal类

上面就是目前各种浏览器下，相关css的hack的写法，下面我们具体来看一个实例：。①、[s上+s下+√(s上×s下)]*h /3 （可以用于四棱锥） [上面面积+下面面积+根号(上面面积×下面面积)]×高÷2 ②、(s上+s下)*h/2 （不能用于四棱锥） (上面面积+下面面积)x高÷2。如乾，分开线上面是l，下面是1，就是讲乾卦上面是乾，下面也是乾，下乾上乾构成重乾卦，如夬卦，上面是1，是乾卦，下面是2，是兑卦，下乾上兑构成夬卦......乾宫八卦上面满是l，暗示乾宫八卦的下卦满是乾卦，下面顺次是1.2.3.4.5.6.7.8，就暗示上卦顺次是乾、兑、离、震、巽、坎、良、坤，因而上面的数字又暗示哪一宫。

先了解一下ThreadLocal类提供的几个方法：

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

线程拥有寄存器，用来保存线程当前的工作变量。这里设置两个变量.变量msg用来检测当前等待处理的消息.变量out初始值是false.它是用来标记当前还在运行状态.只要它的值仍然是false,程序就会继续运行.如果从false变成true,程序就会退出.。注意prepare(boolean)方法中，有一个sthreadlocal变量，这个变量有点像一个哈希表，它的key是当前的线程，也就是说，它可以存储一些数据/引用，这些数据/引用是与当前线程是一一对应的，在这里的作用是，它判断一下当前线程是否有looper这个对象，如果有，那么就报错了，"only one looper may be created per thread"，一个线程只允许创建一个looper，如果没有，就new一个新的塞进这个哈希表中。

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：

当前线程再使用callback的get()方法试图获取远程返回的结果，在get()内部，则使用synchronized获取回调对象callback的锁，再先检测是否已经获取到结果，如果没有，然后调用callback的wait()方法，释放callback上的锁，让当前线程处于等待状态。threadlocal实际上是一个从线程id到变量的map，每次取得threadlocal变量，实际上是先取得当前线程id，再用当前线程id取得关联的变量。通过上面的代码逻辑，我们知道获取当前线程存储在threadlocal实例里的值，其实就是获取当前线程threadlocal属性的value值。

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。

我们上面的每一句来仔细分析：

首先看一下getMap方法中做了什么：

也可以认为，在new control()的时候，control用一个变量记录下了当前线程，在调用invokerequired时，返回当前线程是否不等于new的时候记录下来的那个线程。也就是说调用bindservice后会理解返回，而我们知道一般情况下，通过binder跨进程调用时会将当前进程挂起，等待server端binder完成函数操作后再将当前发起函数调用的线程恢复并返回结果，而bindservice这个地方有什么特殊的玄机吗。注销一个条件变量需要调用pthread_cond_destroy()，只有在没有线程在该条件变量上等待的时候才能注销这个条件变量，否则返回ebusy。

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