【Java并发】【ThreadLocal】适合初学体质的ThreadLocal

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什么是ThreadLocal？

ThreadLocal 是 Java 中用于实现线程本地存储（Thread-Local Storage）的核心类，它允许每个线程拥有自己独立的变量副本，从而在多线程环境中实现线程隔离，避免共享变量带来的线程安全问题。

线程隔离
每个线程通过 ThreadLocal 访问变量时，实际上操作的是线程自身内存中的独立副本，其他线程无法访问。
内部存储
ThreadLocal 的值存储在 线程对象（Thread）内部的 ****ThreadLocalMap 中，其本质是一个键值对结构：

- Key ：ThreadLocal 实例（弱引用）。
- Value：线程本地变量的值。

如何使用TheadLocal？

非常的简单，只要记得get、set、remove就行了。

通常声明为静态变量，以便所有实例共享同一个变量，但每个线程有独立副本。

swift 复制代码

private static ThreadLocal<Integer> threadId = new ThreadLocal<>();

set就是给当前线程赋值，get就是获取当前线程set的值，这个没话说

csharp 复制代码

threadId.set(100); // 设置当前线程的值为100

int id = threadId.get(); // 获取当前线程的值

用完后，一定要记得用remove，不然会有内存泄漏的风险，至于为什么呢？原理篇会说。

csharp 复制代码

try {
    threadId.set(100);
    // 执行业务逻辑
} finally {
    threadId.remove();
}

最佳实践

上下文传递

在Web应用中传递用户会话（Session）或请求ID，避免显式传参。

csharp 复制代码

public class UserContext {
    private static final ThreadLocal<User> currentUser = new ThreadLocal<>();
    public static void setUser(User user) { currentUser.set(user); }
    public static User getUser() { return currentUser.get(); }
    public static void clear() { currentUser.remove(); }
}

重用非线程安全对象

缓存 SimpleDateFormat 等对象，避免频繁创建。

arduino 复制代码

private static final ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormat = 
    ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd"));

资源隔离

在数据库事务中绑定连接，确保同一线程内使用同一连接。

csharp 复制代码

public class ConnectionHolder {
    private static final ThreadLocal<Connection> connection = new ThreadLocal<>();
    public static Connection getConnection() { 
        if (connection.get() == null) {
            connection.set(createConnection());
        }
        return connection.get();
    }
    public static void close() { 
        Connection conn = connection.get();
        if (conn != null) conn.close();
        connection.remove();
    }
}

父子线程传参数问题

当我们主线程用threadlocal，向子线程传参的时候，代码会像这样写：

csharp 复制代码

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();
    threadLocal.set("main thread info");
    System.out.println("main thread get: " + threadLocal.get());
    new Thread(() -> System.out.println("sub thread get: " + threadLocal.get())).start();
    threadLocal.remove();
}

输出结果，我们会发现子线程获取不到数据。

arduino 复制代码

main thread get: main thread info
sub thread get: null

使用InheritableThreadLocal

csharp 复制代码

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    InheritableThreadLocal<String> threadLocal = new InheritableThreadLocal<>();
    threadLocal.set("main thread info");
    System.out.println("main thread get: " + threadLocal.get());
    new Thread(() -> System.out.println("sub thread get: " + threadLocal.get())).start();
    threadLocal.remove();
}

输出结果，完美获取。

arduino 复制代码

main thread get: main thread info
sub thread get: main thread info

但是通常情况下，我们是使用线程池来创建子线程，这样就有问题了。

InheritableThreadLocal 仅在子线程创建时拷贝父线程的值，后续父线程的修改对已创建的子线程无影响。下面是代码例子：

csharp 复制代码

public static void main(String[] args) throws Exception {
    InheritableThreadLocal<String> threadLocal = new InheritableThreadLocal<>();
    threadLocal.set("main value 1");
    System.out.println("main thread set value: " + threadLocal.get());
    ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);
    executorService.execute(() -> System.out.println("Task1, thread " + Thread.currentThread().getName()+  " get value : " + threadLocal.get()));

    Thread.sleep(1000);

    threadLocal.set("main value 2");
    System.out.println("main thread set value: " + threadLocal.get());
    executorService.execute(() -> System.out.println("Task2, thread " + Thread.currentThread().getName()+  " get value : " + threadLocal.get()));

    threadLocal.remove();
    executorService.shutdown();
}

输出结果，我们可以看到线程池复用了之前的线程，所以导致，

线程池中的线程在第一次执行任务时，会从父线程（主线程）继承 InheritableThreadLocal 的值（即 mian value 1）。
当父线程修改值为 main value 2 并提交第二个任务时，线程池中的线程已经是复用的，不会重新执行初始化逻辑，因此子线程仍然使用第一次继承的旧值。

arduino 复制代码

main thread set value: main value 1
Task1, thread pool-1-thread-1 get value : main value 1
main thread set value: main value 2
Task2, thread pool-1-thread-1 get value : main value 1

TransmittableThreadLocal

TTL 的上下文传递需要显式地通过 TtlRunnable.get() 或 TtlCallable.get() 包装任务。如果不包装，任务执行时无法捕获父线程的上下文。

csharp 复制代码

public static void main(String[] args) throws Exception {
    TransmittableThreadLocal<String> threadLocal = new TransmittableThreadLocal<>();
    threadLocal.set("main value 1");
    System.out.println("main thread set value: " + threadLocal.get());
    ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);
    // 需要显示的任务
    executorService.execute(TtlRunnable.get( () -> System.out.println("Task1, thread " + Thread.currentThread().getName() + " get value : " + threadLocal.get())));

    Thread.sleep(1000);

    threadLocal.set("main value 2");
    System.out.println("main thread set value: " + threadLocal.get());
    executorService.execute(TtlRunnable.get( () -> System.out.println("Task2, thread " + Thread.currentThread().getName() + " get value : " + threadLocal.get())));

    threadLocal.remove();
    executorService.shutdown();
}

输出结果

arduino 复制代码

main thread set value: main value 1
Task1, thread pool-1-thread-1 get value : main value 1
main thread set value: main value 2
Task2, thread pool-1-thread-1 get value : main value 2

三种对比

特性	ThreadLocal	InheritableThreadLocal	TransmittableThreadLocal (TTL)
数据隔离	线程私有	父子线程继承	父子线程继承 + 线程池支持
线程池兼容性	不支持	不支持	支持
数据传递方式	无	子线程创建时拷贝父线程值	动态传递（每次任务执行时绑定）
适用场景	单线程数据隔离	简单父子线程传递	线程池、异步任务等复杂场景

后话

这篇仅仅是简单的使用，主播对ThreadLocal的探索并没有结束。

uu们，关注点上，下篇，主播将与你们深入源码，一起研究ThreadLocal的源码实现，和内存泄漏的原理。