前言
ThreadLocal 为变量在每个线程中都创建了一个副本,所以每个线程可以访问自己内部的副本变量,不同线程之间不会互相干扰。本文会基于实际场景介绍 ThreadLocal 如何使用以及内部实现机制。
应用场景
Parameter 对象的数据需要在多个模块中使用,如果采用参数传递的方式,显然会增加模块之间的耦合性。先看看用 ThreadLocal 是如何实现模块间共享数据的。
- class Parameter {
- private static ThreadLocal<Parameter> _parameter= new ThreadLocal<>();
- public static Parameter init() {
- _parameter.set(new Parameter());
- }
- public static Parameter get() {
- _parameter.get();
- }
- ...省略变量声明
- }
实现原理
从线程 Thread 的角度来看,每个线程内部都会持有一个对 ThreadLocalMap 实例的引用,ThreadLocalMap 实例相当于线程的局部变量空间,存储着线程各自的数据,具体如下:
Entry
Entry 继承自 WeakReference 类,是存储线程私有变量的数据结构。ThreadLocal 实例作为引用,意味着如果 ThreadLocal 实例为 null,就可以从 table 中删除对应的 Entry。
- class Entry extends WeakReference < ThreadLocal < ?>>{
- Object value;
- Entry(ThreadLocal < ?>k, Object v) {
- super(k);
- value = v;
- }
- }
ThreadLocalMap
内部使用 table 数组存储 Entry,默认大小 INITIAL_CAPACITY(16),先介绍几个参数:
ThreadLocal.set() 实现
- public void set(T value) {
- Thread t = Thread.currentThread();
- ThreadLocalMap map = getMap(t);
- if (map != null)
- map.set(this, value);
- else
- createMap(t, value);
- }
- ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
- return t.threadLocals;
- }
从上面代码中看出来:
接下去看看 Entry 存入 table 数组如何实现的:
- 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; 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();
- }
1. 通过 ThreadLocal 的 nextHashCode 方法生成 hash 值。
- private static AtomicInteger nextHashCode = new AtomicInteger();
- private static int nextHashCode() {
- return nextHashCode.getAndAdd(HASH_INCREMENT);
- }
从 nextHashCode 方法可以看出,ThreadLocal 每实例化一次,其 hash 值就原子增加 HASH_INCREMENT。
2. 通过 hash & (len -1) 定位到 table 的位置 i,假设 table 中 i 位置的元素为 f。
3. 如果 f != null,假设 f 中的引用为 k:
4. 如果 f == null,则把 Entry 加入到 table 的 i 位置中。
5. 通过 cleanSomeSlots 删除陈旧的元素,如果 table 中没有元素删除,需判断当前情况下是否要进行扩容。
table 扩容
如果 table 中的元素数量达到阈值 threshold 的 3/4,会进行扩容操作,过程很简单:
- private void resize() {
- Entry[] oldTab = table;
- int oldLen = oldTab.length;
- int newLen = oldLen * 2;
- Entry[] newTab = new Entry[newLen];
- int count = 0;
- for (int j = 0; j < oldLen; ++j) {
- Entry e = oldTab[j];
- if (e != null) {
- ThreadLocal < ?>k = e.get();
- if (k == null) {
- e.value = null; // Help the GC
- } else {
- int h = k.threadLocalHashCode & (newLen - 1);
- while (newTab[h] != null) h = nextIndex(h, newLen);
- newTab[h] = e;
- count++;
- }
- }
- }
- setThreshold(newLen);
- size = count;
- table = newTab;
- }
ThreadLocal.get() 实现
- public T get() {
- Thread t = Thread.currentThread();
- 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();
- }
- private Entry getEntry(ThreadLocal<?> key) {
- int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
- Entry e = table[i];
- if (e != null && e.get() == key)
- return e;
- else
- return getEntryAfterMiss(key, i, e);
- }
获取当前的线程的 threadLocals。
- private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal<?> key, int i, Entry e) {
- Entry[] tab = table;
- int len = tab.length;
- while (e != null) {
- ThreadLocal<?> k = e.get();
- if (k == key)
- return e;
- if (k == null)
- expungeStaleEntry(i);
- else
- i = nextIndex(i, len);
- e = tab[i];
- }
- return null;
- }
总结
希望通过本文的介绍,大家可以对 ThreadLocal 有一个更加直观清晰的认识。
以上就是本文的全部内容,希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助,同时也希望多多支持 PHPERZ!
来源: http://www.phperz.com/article/17/1222/358491.html