ThreadLocal

在日常开发当中,我们会将变量当做参数一层层传递下去,但是突然有一天业务逻辑变了,在一个很深的地方需要加一个参数,这样你就要一层一层的往上加,确保这个参数能传到调用的地方。无疑,这是一件很糟糕的事情。而使用ThreadLocal可以解决这个问题

ThreadLocal的中文翻译叫:线程局部变量。

ThreadLocal的使用原因

他不是一个线程,而是一个线程的本地化对象。当某个变量在使用ThreadLocal进行维护时,ThreadLocal为使用该变量的每个线程分配了一个独立的变量副本,每个线程可以自行操作自己对应的变量副本,而不会影响其他线程的变量副本。

通过ThreadLocal存取的数据,总是与当前线程相关,也就是说,JVM 为每个运行的线程,绑定了私有的本地实例存取空间,从而为多线程环境常出现的并发访问问题提供了一种隔离机制

ThreadLocal的实现

在ThreadLocal类中有一个Map,用于存储每一个线程的变量的副本。ThreadLocal主要提供get()set()两个方法。

set方法:

   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

ThreadLocalMapThreadLocal的一个静态内部类,它实现了键值对的设置和获取(类似于 Map<K,V> 存储的key-value),每个线程中都有一个独立的ThreadLocalMap副本,它所存储的值,只能被当前线程读取和修改。ThreadLocal类通过操作每一个线程特有的 ThreadLocalMap 副本,从而实现了变量访问在不同线程中实现隔离。因为每个线程的变量都是自己特有的,完全不会有并发错误。还有一点就是,ThreadLocalMap存储的键值对中的键是this对象指向的ThreadLocal对象,而值就是你所设置的对象了

ThreadLocalMap

ThreadLocalMap的set方法:

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();
}

getMap和creatMap的实现:

 ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }

  void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }

通过源码分析可以看出,通过获取和设置 Thread内的threadLocals变量,而这个变量的类型就是 ThreadLocalMap,这样进一步验证了上文中的观点:每个线程都有自己独立的ThreadLocalMap对象。打开java.lang.Thread类的源代码,我们能得到更直观的证明:

  /* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
     * by the ThreadLocal class. */
    ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

get()方法

 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 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;
    }

在获取和当前线程绑定的值时,ThreadLocalMap对象是以 this 指向的 ThreadLocal 对象为键进行查找的,set() 方法是设置变量的拷贝副本,get() 方法通过键值对的方式获取到这个本地变量的副本的value。

remove源码:

    public void remove() {
         ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
         if (m != null)
             m.remove(this);
     }

该方法就是通过 this 找到ThreadLocalMap 中保存的变量副本做回收处理

参考资料

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