一、前言

在Java中，線程本地變量的作用域是整個線程。這意味著這種變量可以從線程中的任何位置設(shè)置，并可以從同一線程的任何位置訪問。從一個線程設(shè)置的值對另一個線程是不可訪問的。

我們應(yīng)該知道，Java中有兩種類型的線程本地類——ThreadLocal和InheritableThreadLocal。讓我們看看這兩者之間的區(qū)別。

二、ThreadLocal類

下面是一個如何聲明線程本地變量的示例。變量user是一個ThreadLocal變量，它保存一個User類型的變量(類或接口)。請注意，這里變量被聲明為public和static，以便user變量可以從代碼中的任何位置訪問。

// 聲明一個線程本地變量user
public static final ThreadLocal user 
                     = new ThreadLocal<>();

下面是我們?nèi)绾螢橐粋€線程設(shè)置和獲取user。該示例顯示user變量被設(shè)置為用戶對象bob。在同一線程中，如果我們調(diào)用get()方法，就會檢索到用戶bob。

// 設(shè)置調(diào)用線程的user值
user.set(new User("bob"));

// 獲取調(diào)用線程的user值
User requestUser = user.get();

請注意，即使user變量對整個代碼庫是可訪問的，但set(..)方法確保傳遞給它的用戶對象與calling線程相關(guān)聯(lián)。get()方法也會檢索與calling線程相關(guān)聯(lián)的用戶對象，這就是為什么當在不同線程上調(diào)用get()方法時，它不會檢索到bob而是其他用戶(或null)的原因。每個Java線程都與一個包含該線程所有設(shè)置的線程本地變量的ThreadLocal映射相關(guān)聯(lián)。

如果我們在未設(shè)置任何值的情況下調(diào)用get()方法，該方法將簡單地返回null。

然而，你可以創(chuàng)建一個帶有Lambda Supplier的線程本地對象，它將返回一個初始的用戶對象。下面的示例顯示了一個Supplier，它返回一個名為anonymous的用戶。因此，如果在未設(shè)置值的情況下調(diào)用ThreadLocal上的get()方法，則會調(diào)用Supplier上的get()方法，并將該值設(shè)置為用戶的初始值。

// 聲明一個帶有Supplier的線程本地變量user
public static ThreadLocal user 
          = ThreadLocal.withInitial(
                () -> new User("anonymous"))

// 返回Anonymous
User requestUser = user.get();

你也可以通過簡單地調(diào)用remove()方法來刪除之前設(shè)置的值，如下所示。

// 刪除調(diào)用線程的user值
user.remove();

該方法基本上會刪除與線程相關(guān)聯(lián)的用戶對象。更重要的是，其他線程不會受到此操作的影響。

如果我們以圖表形式來可視化線程本地變量，它看起來會像這樣。請注意，兩個線程的user變量指向的是不同的用戶對象。

圖片

三、ThreadLocal和子線程

到目前為止，我們的討論主要集中在單個Java線程上。如果一個Java線程啟動了一個新的子線程，子線程會自動能夠訪問父線程中定義的線程本地變量嗎?

答案是否定的!子線程無法訪問父線程的線程本地變量，這是有充分理由的。如果能夠訪問，那么存儲在線程本地變量中的對象就必須為線程安全而編寫，因為多個線程能夠訪問同一個用戶對象。這是Java工程師做出的一個很好的默認設(shè)計決策。

但是，在某些情況下，這種訪問是有用的。想象一個Web應(yīng)用程序的場景，許多用戶正在訪問應(yīng)用程序。一個單獨的Java線程與整個請求處理過程中的用戶相關(guān)聯(lián)，你可以想象用戶對象存儲在線程的線程本地對象中(這是許多應(yīng)用服務(wù)器和框架如Spring Boot所做的)。但是，你可能希望生成的子線程也能訪問這些用戶信息。

對于這種場景，Java提供了另一個名為InheritableThreadLocal的類。

四、InheritableThreadLocal類

使用這個類的語法與ThreadLocal類基本相同。下面的示例顯示了InheritableThreadLocal類的相應(yīng)方法。

// 聲明一個可繼承的線程本地變量user
public static final InheritableThreadLocal user 
           = new InheritableThreadLocal<>();

// 設(shè)置調(diào)用線程的user值
user.set(new User("bob"));

// 獲取調(diào)用線程的user值
User requestUser = user.get();

// 刪除調(diào)用線程的user值
user.remove();

與Thread Local映射一樣，每個線程也有一個用于可繼承線程本地變量的映射。這里的關(guān)鍵區(qū)別是，當創(chuàng)建子線程時，子線程的可繼承線程本地映射會從父線程克隆。因此，可繼承線程本地變量對子線程也是可訪問的。

如果我們以圖表形式可視化可繼承線程本地變量，它看起來會像這樣?？梢钥吹?，InheritableThreadLocal映射是從父線程克隆而來的。

圖片

五、注意事項

正如上圖所清楚顯示的，可繼承線程本地變量所見到的優(yōu)勢也是一種缺點。默認情況下，當創(chuàng)建子線程時，可繼承線程本地映射也會被克隆。但是你也可以看到，user指向父線程和子線程中相同的用戶對象。

這意味著用戶對象可以從多個線程訪問，因此需要以線程安全的方式編寫。換句話說，如果使用InheritableThreadLocal類，之前ThreadLocal類的線程安全性就會丟失。這對于你的設(shè)計可能是完全有效的。

然而，還有一種更安全的方法。我們可以在創(chuàng)建InheritableThreadLocal時指定一個childValue(..)方法。事實上，在下面的示例中，我們同時指定了一個初始值和一個子值。

public static final InheritableThreadLocal user 
                   = new InheritableThreadLocal<>() {

   @Override
   protected User initialValue() { 
      return new User("anonymous"); 
   }

   @Override
   protected User childValue(User parentValue) { 
      return new User(parentValue.getId()); 
   }
};

在這種更改下，當Inheritable Thread Local映射被克隆時，與子線程關(guān)聯(lián)的值將使用childValue(..)方法設(shè)置，該方法通過傳遞父線程的值來初始化每個Inheritable Thread Local。由于我們是從childValue(..)方法創(chuàng)建了一個新的對象，因此用戶對象不會在父線程和子線程之間共享。通過這一改變，我們恢復(fù)了線程安全性，同時也能以只讀的方式訪問用戶對象(通過有效地創(chuàng)建一個副本)。

同樣，如果我們以圖表形式可視化Inheritable Thread Locals，它看起來會像這樣。很明顯，現(xiàn)在用戶分別指向父線程和子線程中的不同用戶對象。

圖片

希望這能讓你對Java Thread Local變量有一個較好的理解，以及它們在應(yīng)用程序中如何使用。