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深入解析ThreadLocal：线程数据隔离利器

news 2025/9/11 6:27:56

一、概述

二、ThreadLocal内部结构

三、常用方法

【1】存储数据void set(T value)

【2】获取数据T get()

【3】删除数据void remove()

四、常见问题

【1】为什么用ThreadLocal做key？

【2】ThreadLocalMap如何查找数据？

【3】父子线程如何共享数据?

【4】ThreadLocal如何避免内存泄露？

五、ThreadLocal应用场景

【1】线程数据隔离

【2】跨函数传递

一、概述

        ThreadLocal被称为线程局部变量，用于在线程中保存数据。由于在ThreadLocal中保存的数据仅属于当前线程，所以该变量对其他线程而言是隔离的，也就是说该变量是当前线程独有的变量。
        ThreadLocal用于在同一个线程间，在不同的类和方法之间共享数据的的场景，也可以用于在不同线程间隔离数据的场景。
        ThreadLocal利用Thread中的ThreadLocalMap来进行数据存储。
public class Test {// 线程局部变量public static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<String>();public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {threadLocal.set("妲己");show();Sample.dosth();}},"线程1");Thread t2 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {threadLocal.set("后羿");show();Sample.dosth();}},"线程2");t1.start();t2.start();}public static void show() {String role = threadLocal.get();System.out.println("show:"+Thread.currentThread().getName()+"分配角色:" + role);}
}class Sample {public static void dosth() {String role = Test.threadLocal.get();System.out.println("dosth:"+Thread.currentThread().getName()+"分配角色:" + role);}
}

二、ThreadLocal内部结构

ThreadLocalMap内部数据结构是一个Entry类型的数组。每个Entry对象的key为ThreadLocal对象，value为存储的数据。

三、常用方法

【1】存储数据void set(T value)

存储数据至当前线程的ThreadLocalMap

public void set(T value) {// 获取当前线程Thread t = Thread.currentThread();// 获取当前线程的ThreadLocalMapThreadLocalMap map = getMap(t);// 存储数据至当前线程的ThreadLocalMap中// 使用ThreadLocal对象做key，保存数据valueif (map != null)map.set(this, value);elsecreateMap(t, value);
}

【2】获取数据T get()

从当前线程的ThreadLocalMap中获取数据

public T get() {// 获取当前线程的ThreadLocalMapThread t = Thread.currentThread();ThreadLocalMap map = getMap(t);// 使用ThreadLocal对象做key，获取数据(Entry类型)if (map != null) {ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);if (e != null) {@SuppressWarnings("unchecked")T result = (T)e.value;return result;}}return setInitialValue();
}

【3】删除数据void remove()

从当前线程的ThreadLocalMap中删除数据：
在线程池的线程复用场景中，线程执行完毕时一定要调用remove()，避免在线程被重新放入线程池中时被本地变量的旧状态仍然被保存。
public void remove() {// 获取当前线程的ThreadLocalMapThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());// 使用当前ThreadLocal对象做key，删除数据if (m != null)m.remove(this);
}

四、常见问题

【1】为什么用ThreadLocal做key？

        如果在应用中，一个线程中只使用了一个ThreadLocal对象，那么使用Thread做key也是可以的，代表每个Thread线程对应一个value。

        但是，在实际应用程序开发过程中，一个线程中很有可能不只使用了一个ThreadLocal对象。这时使用Thread做key就会产生混淆。

        所以，不能使用Thread做key，而应该改成用ThreadLocal对象做key，这样才能通过具体ThreadLocal对象的get()方法，获取到当前线程的ThreadLocalMap，然后进一步获取到对应的Entry。

【2】ThreadLocalMap如何查找数据？

当我们使用ThreadLocal获取当前线程中保存的Value数据时，是以ThreadLocal对象作为Key，通过访问Thread当前线程对象的内部ThreadLocalMap集合来获取到Value。

ThreadLocalMap集合的底层数据结构使用Entry[]数组保存Key-Value键值对数据。所以，当通过ThreadLocal的get、set()、remove()等方法，访问ThreadLocalMap时，最终都会通过一个下标，来完成对数组中的元素访问。
int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
通过key的“hashCode值”跟"数组的长度减1" 做“&按位与”运算。其中key就是ThreadLocal对象。这种计算方式，相当于用“hashCode值”跟“数组的长度”进行“%取余”运算。
假设：len=16，key.threadLocalHashCode=31
hash & len-1的计算结果与hash % len的计算结果一直，均为15，但是“&按位与”运算的效率更高。

【3】父子线程如何共享数据?

使用InheritableThreadLocal，它是JDK自带的类，继承了ThreadLocal类。

public class ThreadLocalTest {public static void main(String[] args) {InheritableThreadLocal<String> threadLocal = new InheritableThreadLocal<String>();threadLocal.set("天王盖地虎");System.out.println("main主线程:"+threadLocal.get());Thread thread = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("子线程:"+threadLocal.get());}});thread.start();}
}

【4】ThreadLocal如何避免内存泄露？

使用完毕后，在finally调用ThreadLocal对象的remove()方法。
public class CurrentUser {private static final ThreadLocal<UserInfo> THREA_LOCAL = new ThreadLocal();public static void set(UserInfo userInfo) {THREA_LOCAL.set(userInfo);}public static UserInfo get() {THREA_LOCAL.get();}public static void remove() {THREA_LOCAL.remove();}
}
//然后在业务代码中调用相关方法
public void doSamething(UserDto userDto) {UserInfo userInfo = convert(userDto);try{CurrentUser.set(userInfo);...//业务代码UserInfo userInfo = CurrentUser.get();...} finally {CurrentUser.remove();}
}
需要特别注意的地方是：一定要在finally代码块中，调用remove()方法清理没用的数据。如果业务代码出现异常，也能及时清理没用的数据。
remove()方法中会把Entry中的key和value都设置成null，这样就能被GC及时回收，无需触发额外的清理机制，所以它能解决内存泄露问题。

五、ThreadLocal应用场景

【1】线程数据隔离

ThreadLocal的主要价值在于线程隔离，ThreadLocal中的数据只属于当前线程，该数据对别的线程是不可见的，起到隔离作用。这样操作，可以在多线程环境下，可以防止当前线程的数据被其他线程修改。另外，由于各个线程之间的数据相互隔离，避免了同步加锁带来的性能损失，大大提升了并发性的性能。

例如：SqlSession会话对象绑定，避免多个线程使用同一个SqlSession对象，由于关闭导致异常。
private static final ThreadLocal threadSession= new ThreadLocal();public static SqlSession getSession(){SqlSession s = (SqlSession)threadSession.get();if(s==null){s = getSqlSessionFactory().openSqlSession();threadSession.set(s);}
}