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[酷][酷][酷]ThreadLocal在工作和面試中都非常常見，本篇文章收錄于《Java并發程式設計》合集，通過2-3篇文章介紹清楚ThreadLocal的應用，原理，案例，達到實戰會用，面試會說的效果。通過本篇你可以得到[奸笑]：

ThreadLocal的正确解釋和作用
ThreadLocal的API以及三種初始化方式的對比
通過ThreadLocal實作春節紅包案例
通過線程池引出ThreadLocal隐患和解決方案
總結ThreadLocal特點和應用場景

喜歡的話記得動動手指點關注，升職加薪不迷路，長期穩定輸出幹貨技術文章

ThreadLocal

對于ThreadLocal的翻譯有很多，如：線程本地，本地線程，如果根據他的作用來說翻譯成【線程局部變量】我認為是比較合适的

ThreadLocal作用

ThreadLocal是java.lang包中的一個泛型類，可以實作為線程建立獨有變量，這個變量對于其他線程是隔離的，也就是線程本地的值，這也是ThreadLocal名字的來源

每個使用該變量的線程都要初始化一個完全獨立的執行個體副本，不存在多線程間共享的問題

ThreadLocal方法

ThreadLocal用來存儲目前線程的獨有資料，相關API就是存值，取值，清空值的簡單操作

withInitial：建立一個ThreadLocal執行個體，并給定初始值【JDK8推出的新方法，一般都是用該方法初始化ThreadLocal】
get：傳回目前線程ThreadLocal的值，如果沒有設定值傳回null
set：設定目前線程ThreadLocal的值
remove：删除目前線程ThreadLocal的值
initialValue：此方法預設傳回null，通過ThreadLocal構造方法初始化時一般重寫此方法，來設定初始值，在JDK8之後通過withInitial方法初始化

初始化ThreadLocal

初始化ThreadLocal有三種方式：

直接通過構造方法建立，此時初始值為null
通過構造方法同時重寫initialValue方法給定初始值
通過JDK8的withInitial()靜态方法建立，可以通過Lambda直接給初始值【推薦使用】

通過構造方法

@Test
public void test1() {
    // 通過構造方法，初始化ThreadLocal
    ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<>();
    // 未給定初始值，通過get方法擷取值為null
    System.out.println(threadLocal.get());
}

通過get方法擷取結果為null

如果想要設定值，則需要通過set方法

@Test
public void test1() {
    // 初始化ThreadLocal
    ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<>();
    System.out.println("設定前===》" + threadLocal.get());
    // 設定初始值
    threadLocal.set(1);
    System.out.println("設定後===》" + threadLocal.get());
}

此時擷取的值就是1

重寫initialValue方法

該方法的主要作用是傳回目前線程ThreadLocal的初始值，但是在ThreadLocal中預設實作傳回為null

這個值和具體的泛型類型有關，通常需要根據實際需求重寫此方法，定義初始值

@Test
public void test2() {
    // 初始化ThreadLocal，重寫initialValue方法設定預設值
    ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<Integer>(){
        @Override
        protected Integer initialValue() {
            // 設定，初始值為1024
            return 1024;
        }
    };
    // 啟動5個線程
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        new Thread(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：threadLocal初始值--->" + threadLocal.get());
        },"線程：" + i).start();
    }
}

啟動5個線程每個線程的初始值都為1024

withInitial靜态方法

上方兩種方案對建立ThreadLocal時給定初始值都稍顯繁瑣，在JDK8中新增了withInitial靜态方法接收Supplier供給型函數接口設定初始值

@Test
public void test3() {
    // 通過withInitial方法設定初始值
    ThreadLocal<Integer> threadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> {
        return 100;
    });
    // 啟動5個線程
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        new Thread(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：threadLocal初始值--->" + threadLocal.get());
        },"線程：" + i).start();
    }
}

啟動5個線程之後初始值為100，強烈推薦此種方式來實作ThreadLocal的初始化

推薦通過withInitial靜态方法實作ThreadLocal的初始化

如果線程内需要修改值則可以使用set方法，如果需要擷取值則使用get方法

結合下圖搞懂ThreadLocal資料存儲：一個ThreadLocal執行個體，在每個線程中都有獨自的初始化副本，接下來每個線程對ThradLocal的操作都線上程内，對其他線程隔離

[吐舌]ThreadLocal的資料結構下一篇介紹，知道的小夥伴不妨寫在評論區

父母保管孩子春節紅包案例[白眼]

春節期間孩子收到的紅包都會被父母暫時保管，答應長大後歸還，比如，小翠有三個孩子小明，曉明和小茗，為了将來分賬，需要單獨記錄孩子們收到的紅包金額

@Test
public void test5() {
    // 通過withInitial方法設定初始紅包為0
    ThreadLocal<Integer> threadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> 0);
    // 設定随機數
    Random random = new Random();
    // 通過map集合映射線程名字
    Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(0,"小明");
    map.put(1,"曉明");
    map.put(2,"小茗");
    // 啟動3個線程，分别為3個孩子
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        new Thread(() -> {
            // 去七大姑八大姨家拜年，比如5家親戚吧
            for (int j = 0; j < 5; j++) {
                // 每家親戚給随機的200以内的紅包
                int yasuiqian = random.nextInt(200);
                // 紅包金額加1
                threadLocal.set(yasuiqian + threadLocal.get());
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "共收到：" + threadLocal.get() + "元紅包");
        },map.get(i)).start();
    }
}

三個孩子去5個親戚家，收到的紅包金額實作獨自記錄

線程池實作保管紅包

項目開發過程中對于多線程的場景都推薦使用線程池實作，可以避免線程頻繁建立和銷毀的資源浪費，使用線程池是一定要記得在finally代碼塊中關閉線程池

如下：開啟一個有三個核心線程的線程池來處理3個孩子的拜年領紅包任務

@Test
public void test6() {
    // 通過withInitial方法設定初始值
    ThreadLocal<Integer> threadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> 0);
    // 設定随機數
    Random random = new Random();

    Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(0,"小明");
    map.put(1,"曉明");
    map.put(2,"小茗");

    // 開啟有3個核心線程的線程池
    ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(3);
    try {
        // 3個孩子
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            // 記錄目前循環值，映射對應的孩子名字
            int index = i;
            threadPool.submit(() -> {
                // 設定線程名：Thread.currentThread().getName()為預設的線程池給的名字，友善檢視是哪一個線程執行的此任務
                Thread.currentThread().setName(Thread.currentThread().getName() + map.get(index));
                // 去七大姑八大姨家拜年，比如5家親戚吧
                for (int j = 0; j < 5; j++) {
                    // 每家親戚給随機的200以内的紅包
                    int yasuiqian = random.nextInt(200);
                    // 紅包金額加1
                    threadLocal.set(yasuiqian + threadLocal.get());
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "共收到：" + threadLocal.get() + "元紅包");
            });
        }
    }catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }finally {
        // 關閉線程池
        threadPool.shutdown();
    }
}

運作程式的電腦為8核，可以通過線程池中的3個核心線程，同時執行3條任務，此時的結果沒有任何問題

線程池中線程可複用引發的問題

如果此時又多出來一個孩子，或者核心線程數變為2，即任務數大于核心線程數，會複用線程處理其他任務，即一個線程需要處理多個任務，這裡減少核心線程數為例示範：

@Test
public void test6() {
    ......
    // 修改線程池核心線程數為2，其他不變
    ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);
    ......
}

此時發現小明和小茗都是通過1号線程執行的任務，每個親戚最多發200紅包，5個親戚，最大值應該為1000，但是小茗收到了1172元的紅包，這肯定是不對的

原因在于：1号線程處理完小明之後，發現小茗任務沒有執行，此時1号線程處理兩個任務，ThreadLocal也還是同一個，即處理小茗任務時，ThreadLocal的值為小明任務處理後的值，并不是初始值0

在阿裡Java開發規範中強制要求回收自定義的ThreadLocal變量

[機智]如果有需要《阿裡開發規範手冊》的評論區留言或者私信免費擷取

通過try塊将任務邏輯包裹，在finally中通過remove方法回收該任務執行後的ThreadLocal值

@Test
public void test7() {
    ......
    try {
        ......
            try {
                for (int j = 0; j < 5; j++) {
                    // 每家親戚給随機的200以内的紅包
                    int yasuiqian = random.nextInt(200);
                    // 紅包金額加1
                    threadLocal.set(yasuiqian + threadLocal.get());
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "共收到：" + threadLocal.get() + "元紅包");
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                // 回收資料
                threadLocal.remove();
            }
    }catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }finally {
        // 關閉線程池
        threadPool.shutdown();
    }
}

回收ThreadLocal變量後，複用該線程也不會對後續程式造成影響

ThreadLocal特點

統一設定初始值，每個線程可以通過set方法設定值，也可以通過get方法擷取目前值
ThreadLocal被每一個線程單獨持有副本，互相獨立，隻能在該線程内部使用
如果配合線程池使用，線程可複用，需要調用remove方法回收資料，即重新設定為初始值，避免對後續程式造成影響和記憶體洩漏
ThreadLocal變量因為線程獨立，是以不線上程安全問題

ThreadLocal應用場景

如上文所述，ThreadLocal 适用于如下兩種場景

每個線程需要自己獨立的資料
資料線上程内的共享，不需要在多線程之間共享

如：

遊戲玩家個人的屬性，裝備，積分等
Spring中也通過ThreadLocal解決線程安全問題，在同一次請求響應的調用線程中，所有對象所通路的同一ThreadLocal變量都是目前線程所綁定的

[666]本篇達成實戰會用，下一篇通過原理介紹，實作面試會說！

關于并發程式設計線程間資料隔離和安全，ThreadLocal給出高品質答案

ThreadLocal

ThreadLocal作用

ThreadLocal方法

初始化ThreadLocal

通過構造方法

重寫initialValue方法

withInitial靜态方法

父母保管孩子春節紅包案例[白眼]

線程池實作保管紅包

ThreadLocal特點

ThreadLocal應用場景

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