ThreadLocal这个概念很重要,面试也是经常问。其实其实现原理非常简单,简单理解“Thread”即线程,“Local”即本地。连起来就是每线程本地独有的。
先声明一个ThreadLocal对象,存储布尔类型的数值。然后分别在主线程中、Thread1、Thread2中为ThreadLocal对象设置不同的数值:
- public class ThreadLocalDemo {
- public static void main(String[] args) {
- // 声明 ThreadLocal对象
- ThreadLocal<Boolean> mThreadLocal = new ThreadLocal<Boolean>();
- // 在主线程、子线程1、子线程2中去设置访问它的值
- mThreadLocal.set(true);
- System.out.println("Main " + mThreadLocal.get());
- new Thread("Thread#1"){
- @Override
- public void run() {
- mThreadLocal.set(false);
- System.out.println("Thread#1 " + mThreadLocal.get());
- }
- }.start();
- new Thread("Thread#2"){
- @Override
- public void run() {
- System.out.println("Thread#2 " + mThreadLocal.get());
- }
- }.start();
- }
- }
打印的结果输出如下所示:
- MainThread true
- Thread#1 false
- Thread#2 null
可以看见,在不同线程对同一个ThreadLocal对象设置数值,在不同的线程中取出来的值不一样。接下来就分析一下源码,看看其内部结构。
这张图我是看人家博客记住的,当时就保存在笔记本上,由于时间久远不记得出处了,在此声明仅作学习。如有不适,请告知。
清晰的看到一个线程Thread中存在一个ThreadLocalMap,ThreadLocalMap中的key对应ThreadLocal,在此处可见Map可以存储多个key即(ThreadLocal)。另外Value就对应着在ThreadLocal中存储的Value。因此总结出:每个Thread中都具备一个ThreadLocalMap,而ThreadLocalMap可以存储以ThreadLocal为key的键值对。这里解释了为什么每个线程访问同一个ThreadLocal,得到的确是不同的数值。如果此处你觉得有点突兀,接下来看源码分析吧!!! let us go
- public void set(T value) {
- // 获取当前线程对象
- Thread t = Thread.currentThread();
- // 根据当前线程的对象获取其内部Map
- ThreadLocalMap map = getMap(t);
- // 注释1
- if (map != null)
- map.set(this, value);
- else
- createMap(t, value);
- }
如上所示,大部分解释已经在代码中做出,注意注释1处,得到map对象之后,用的
作为key,this在这里代表的是当前线程的对象即t。 另外就是第二句根据getMap获取一个ThreadLocalMap,其中getMap中传入了参数t(当前线程对象),这样就能够获取
- this
了。 继续跟进到ThreadLocalMap中查看set方法:
- 每个线程的ThreadLocal
ThreadLocalMap是ThreadLocal的一个内部类,在分析其set方法之前,查看一下其类结构和成员变量。
- static class ThreadLocalMap {
- // Entry类继承了WeakReference<ThreadLocal<?>>,即每个Entry对象都有一个ThreadLocal的弱引用
- //(作为key),这是为了防止内存泄露。一旦线程结束,key变为一个不可达的对象,这个Entry就可以被GC了。
- static class Entry extends WeakReference < ThreadLocal < ?>>{
- /** The value associated with this ThreadLocal. */
- Object value;
- Entry(ThreadLocal < ?>k, Object v) {
- super(k);
- value = v;
- }
- }
- // ThreadLocalMap 的初始容量,必须为2的倍数
- private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
- // resized时候需要的table
- private Entry[] table;
- // table中的entry个数
- private int size = 0;
- // 扩容数值
- private int threshold; // Default to 0
一起看一下其常用的构造函数:
- ThreadLocalMap(ThreadLocal < ?>firstKey, Object firstValue) {
- table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
- int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);
- table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);
- size = 1;
- setThreshold(INITIAL_CAPACITY);
- }
构造函数的第一个参数就是本ThreadLocal实例(this),第二个参数就是要保存的线程本地变量。构造函数首先创建一个长度为16的Entry数组,然后计算出firstKey对应的哈希值,然后存储到table中,并设置size和threshold。
注意一个细节,计算hash的时候里面采用了hashCode & (size - 1)的算法,这相当于取模运算hashCode % size的一个更高效的实现(和HashMap中的思路相同)。正是因为这种算法,我们要求size必须是2的指数,因为这可以使得hash发生冲突的次数减小。
ThreadLocal中put函数最终调用了ThreadLocalMap中的set函数,跟进去看一看:
- private void set(ThreadLocal < ?>key, Object value) {
- Entry[] tab = table;
- int len = tab.length;
- int i = key.threadLocalHashCode & (len - 1);
- for (Entry e = tab[i]; e != null;
- // 冲突了
- e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
- ThreadLocal < ?>k = e.get();
- if (k == key) {
- e.value = value;
- return;
- }
- if (k == null) {
- replaceStaleEntry(key, value, i);
- return;
- }
- }
- tab[i] = new Entry(key, value);
- int sz = ++size;
- if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold) rehash();
- }
在上述代码中如果Entry在存放过程中冲突了,调用nextIndex来处理,如下所示。是否还记得hashmap中对待冲突的处理?这里好像是另一种套路:只要i的数值小于len,就加1取值,官方术语称为:线性探测法。
- private static int nextIndex(int i, int len) {
- return ((i + 1 < len) ? i + 1 : 0);
- }
以上步骤ok了之后,再次关注一下源码中的cleanSomeSlots,该函数主要的作用就是清理无用的entry,具体细节就不扣了:
- private boolean cleanSomeSlots(int i, int n) {
- boolean removed = false;
- Entry[] tab = table;
- int len = tab.length;
- do {
- i = nextIndex(i, len);
- Entry e = tab[i];
- if (e != null && e.get() == null) {
- n = len;
- removed = true;
- i = expungeStaleEntry(i);
- }
- } while (( n >>>= 1 ) != 0);
- return removed;
- }
看完了set函数,肯定是要关注Get的,源码如下所示:
- public T get() {
- // 获取Thread对象t
- Thread t = Thread.currentThread();
- // 获取t中的map
- ThreadLocalMap map = getMap(t);
- if (map != null) {
- ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
- if (e != null) {
- @SuppressWarnings("unchecked")
- T result = (T)e.value;
- return result;
- }
- }
- return setInitialValue();
- }
如果map为null,就返回setInitialValue()这个方法,跟进这个方法看一下:
- private T setInitialValue() {
- T value = initialValue();
- Thread t = Thread.currentThread();
- ThreadLocalMap map = getMap(t);
- if (map != null)
- map.set(this, value);
- else
- createMap(t, value);
- return value;
- }
最后返回的是value,而value来自
,进入这个源码中查看:
- initialValue()
- protected T initialValue() {
- return null;
- }
原来如此,如果不设置ThreadLocal的数值,默认就是null,来自于此。
ok,分析完毕。
来源: http://www.tuicool.com/articles/NVbIRfQ