浅谈java中的ThreadLocal类

在谈ThreadLocal之前，先简单说一下一致性问题及其解决方法。

1.一致性问题

发生在多个主体对同一份数据无法达成共识。包括分布式一致性问题、并发问题等。特点是场景多、问题复杂、难以察觉——需要严密的思考甚至数学论证。

2.一致性问题解决方法

一致性问题的解决方法通常有3个。第一排队：比如，锁、互斥量、管程、屏障等。第二投票：例如，paxos、Raft等。这两种都会产生额外的开销。还有一种是避免产生一致性问题：比如ThreadLocal等，为解决多线的并发问题提供了新的思路。

3.ThreadLocal是什么

定义：提供线程局部变量；一个线程局部变量在多个线程中，分别有独立的值（副本）。

特点：简单（开箱即用）、快速（无额外开销）、安全（线程安全）

场景：多线程环境下，资源持有、线程一致性、并发计算、线程安全等场景。

4.ThreaLocal的API

构造函数ThreadLocal<T>()

初始化 initialValue()

访问器 get/set

回收 remove

ThreadLocal能使线程中的某个值与保存值的对象关联起来。它提供了get和set等访问方法，这些方法为每个使用该变量的线程都存有一份独立的副本，因此get总是返回由当前执行线程在调用set时设置的最新值。

5.ThreadLocal的简单实用

ThreadLocal对象通常用于防止对可变的单实例变量或全局变量进行共享。例如，在单线程应用中可能会维持一个全局的数据库连接，并在程序启动时初始化这个连接对象，从而避免在调用没个方法时都要传递一个Connection对象。由于JDBC的连接对象不一定是线程安全的，因此，当多线程应用程序在没有协同的情况下使用全局变量时，就不是线程安全的。通过将JDBC的连接保存到ThreadLocal对象中，每个线程都会拥有属于自己的连接。

private static ThreadLocal<Connection> connectionThreadLocal = new ThreadLocal<Connection>(){
        @Override
        protected Connection initialValue(){
            return DriverManager.getConnection(DB_UR);
        }
    };

    public static Connection getConnection(){
        return connectionThreadLocal.get();
    }


public class Test {

    static ThreadLocal<Long> v =  new ThreadLocal<Long>(){
        @Override
        protected Long initialValue(){//用于返回该线程局部变量的初始值
            return Thread.currentThread().getId();
        }
    };

    public static void main(String[] args){

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
           new Thread(()->{
               System.out.println(v.get());//返回当前线程对应的线程的局部变量
           }).start();
        }
    }
}

当某个线程初次调用ThreadLocal的get()方法时，就会调用initialValue()来获取初始值。从概念上看，可以将ThreadLocal<T>理解为包含了Map<Thread,T>对象，其中保存来了特定于该线程的值，但ThreadLocal的实现并非如此。这些特定了线程的值保存在Thread对象中，当线程终止后，这些值会作为垃圾回收。

5.ThreadLocal的原理

ThreadLocal的类图结构：