ThreadLocal原理详解

注：jdk 1.8

先讲的是具体实现，后面是总结，可以根据个人喜好调整顺序

1、  在线程内部有一个ThreadLocalMap属性；

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

 

2、  ThreadLocal内主要的属性成员和方法成员：

主要的方法成员：

public T get();//返回当前线程内ThreadLocal变量的副本，可能需要先初始化；

public void set(T value);//为当前线程内ThreadLocal变量的副本赋值，可能需要先初始化；

public void remove();//从当前线程的ThreadLocalMap属性的Entry数组中移除该ThreadLocal对应的Entry；

ThreadLocalMap getMap(Thread t);//返回线程t的ThreadLocalMap属性；

private T setInitialValue();//初始化；

void createMap(Thread t, T firstValue);//为线程t的ThreadLocalMap进行初始化。

 

主要的数据成员：

private final int threadLocalHashCode;//用来保存当前ThreadLocal的哈希码；

private static AtomicInteger nextHashCode;//用来计算ThreadLocal的哈希码，确保每个ThreadLocal的实例的哈希码均不相同；

private static final int HASH_INCREMENT;//通过原子性的给nextHashCode增加该值确保ThreadLocal哈希值的唯一性。

 

主要内部类ThreadLocalMap的相关信息（很像是HashMap的简化版本）：

主要的数据成员：

private static final int INITIAL_CAPACITY;//初始容量，必须是2的幂；

private Entry[] table;//Entry数组，需要时进行扩容，长度必须是2的幂；

private int size;//table中Entry的数量；

private int threshold;//当容量达到threshold的3/4时需要进行扩容，值为table长度的2/3。

 

主要的方法成员：

private void setThreshold(int len);//用来设置shreshold的值；

private static int nextIndex(int i, int len);//用来对i进行循环加1，当达到len时，重置为0；

private static int prevIndex(int I, int len);//用来对i进行循环减1，当达到0时，重置为len-1；

private Entry getEntry(ThreadLocal key);//在table表中查找key对应的Entry，通过key的哈希码&(table.length-1)得到table中的索引i，如果table[i]==key，返回Entry，否则继续寻找下一个，找不到返回null；

private void set(ThreadLocal key, Object value);//更新或者插入(key,value)；

private void remove(ThreadLocal key);//移除key对应的Entry；

private void rehash();//当size的值达到threshold的3/4时，进行扩容；

private void resize();//创建一个新的数组，容量为之前的2倍，对旧数组中每一个不为空的Entry，重新计算在新数组中的位置，并防止到新数组中，更新table及相应的变量。

 

内部类：Entry继承自WeakReference

3、  ThreadLocal中方法的具体实现：

思路：首先通过Thread.currentThread()获得当前运行的线程t，然后通过t. threadLocals获得线程的ThreadLocalMap成员map，之后再调用ThreadLocalMap中的相应的方法更新或者查询map；

public T get();

功能：返回当前线程内ThreadLocal变量的副本，如果map为空的话，先对map进行初始化

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();

功能：初始化当前线程的ThreadLocalMap成员

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;     }

 

void createMap(Thread t, T firstValue);

功能：具体的初始化函数

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

 

public void set(T value);

功能：将<当前ThreadLocal, value>添加到当前线程的ThreadLocalMap中，如果ThreadLocalMap没有初始化的话，先进行初始化

public void set(T value) {         Thread t = Thread.currentThread();         ThreadLocalMap map = getMap(t);         if (map != null)             map.set(this, value);         else             createMap(t, value);     }

 

public void remove();

功能：从当前线程的ThreadLocalMap中移除当前ThreadLocal对应的Entry

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

 

ThreadLocalMap getMap(Thread t);

功能：返回线程t的ThreadLocalMap

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

 

4、  思路梳理

Thread中有一个ThreadLocalMap成员属性threadLocals，ThreadLocal中有一个内部类ThreadLocalMap，以及成员属性和操作ThreadLocalMap的成员方法；

这些成员方法的工作流程为：

先获取当前运行的线程t，通过当前线程t获得线程的数据成员threadLocals，然后通过threadLocals调用ThreadLocalMap中的相应的方法完成对threadLocals的更新。

5、  结论

当线程调用ThreadLocal的相应方法操作变量时，实际上操作的是线程自身的局部变量，因此是线程封闭的，消除了竞争条件。