当前位置：首页 > news >正文

ThreadLocal内部结构深度解析(Ⅰ)

news 2025/7/15 8:54:19

使用ThreadLocal

例子

内部结构分析

源码解析

图示详解

ThreadLocal是Java中一个非常重要且常用的线程局部变量工具类，它使得每个线程可以独立地持有自己的变量副本，而不是共享变量，解决了多线程环境下变量共享的线程安全问题。下面我将从多个维度深入分析ThreadLocal的内部结构和工作原理。

使用ThreadLocal

// 1. 初始化：创建ThreadLocal变量
private static ThreadLocal<T> threadLocal = new ThreadLocal<>();// 2. 设置值：为当前线程设置值
threadLocal.set(value);  // value为要存储的泛型对象// 3. 获取值：获取当前线程的值
T value = threadLocal.get();  // 返回当前线程存储的值// 4. 移除值：清除当前线程的ThreadLocal变量（防止内存泄漏）
threadLocal.remove();

【注】使用时，通常将ThreadLocal声明为static final以保证全局唯一性
private static ThreadLocal<T> threadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> initialValue);
【注：】 withInitial里面放的是任何能够返回 T 类型实例的 Lambda / Supplier。
只要 Supplier 的逻辑最终能 new（或从缓存、工厂、单例池等）拿出一个 T，就合法。

例子

package com.qcby.test;import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;public class ThreadLocalTest {private List<String> messages = new ArrayList<>();public static final ThreadLocal<ThreadLocalTest> holder = ThreadLocal.withInitial(ThreadLocalTest::new);public static void add(String message) {holder.get().messages.add(message);}public static List<String> clear() {List<String> messages = holder.get().messages;holder.remove();return messages;}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {// 创建线程池ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);// 提交10个任务for (int i = 0; i < 10; i++) {final int threadId = i;executor.submit(() -> {ThreadLocalTest.add("线程" + threadId + "的消息" );// 打印当前线程的消息System.out.println("线程" + threadId + "的消息列表: " + holder.get().messages);// 清除当前线程的ThreadLocalThreadLocalTest.clear();});}// 关闭线程池executor.shutdown();executor.awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS);// 主线程检查自己的ThreadLocal（应该是空的）System.out.println("主线程的消息列表: " + holder.get().messages);}
}

内部结构分析

根据这里get的源码追溯分析：

追溯到：

源码解析

/*** 获取当前线程的ThreadLocal变量值*/
public T get() {// 1. 获取当前线程对象Thread t = Thread.currentThread();// 2. 获取当前线程的ThreadLocalMap（线程私有数据存储结构）ThreadLocalMap map = getMap(t);// 3. 如果map已存在if (map != null) {// 3.1 以当前ThreadLocal实例为key(也就是代码中的holder)，获取对应的EntryThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);// 3.2 如果Entry存在if (e != null) {// 3.2.1 强转为泛型类型并返回值@SuppressWarnings("unchecked")T result = (T)e.value;return result;}}// 4. 如果map不存在或未找到值，初始化并返回默认值return setInitialValue();
}/*** 获取线程的ThreadLocalMap（实际是Thread类的threadLocals字段）*/
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {return t.threadLocals; // 直接返回线程对象的成员变量
}/*** 初始化值并存入ThreadLocalMap*/
private T setInitialValue() {// 1. 获取初始值（子类可重写initialValue()方法）T value = initialValue();// 2. 获取当前线程Thread t = Thread.currentThread();// 3. 获取线程的ThreadLocalMapThreadLocalMap map = getMap(t);// 4. 如果map已存在，直接设置值if (map != null) {map.set(this, value);} else {// 5. 如果map不存在，创建新map并存入初始值createMap(t, value);}// 6. 返回初始值return value;
}/*** 创建线程的ThreadLocalMap并存入第一个值*/
void createMap(Thread t, T firstValue) {t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}/*** 默认初始值实现（可被withInitial覆盖）*/
protected T initialValue() {return null; // 默认返回null
}

图示详解

所以执行结果：

可以看见一个线程中只有一个信息，而不是它们统一堆砌在一起，原因就是底层是每个线程创建了一个Map对象，每个Map的value就是存入的messages本质是对象，也就是T--ThreadLocalTest对象们，并且它们Map中的Entry中的Key值都是一样的，都是这个ThreadLocal，也就是holder。