ThreadLocal 实现原理

参考文章:https://www.cnblogs.com/fsmly/p/11020641.html

下面是ThreadLocal的类图结构,从图中可知:Thread类中有两个变量threadLocals和inheritableThreadLocals,二者都是ThreadLocal内部类ThreadLocalMap类型的变量,我们通过查看内部内ThreadLocalMap可以发现实际上它类似于一个HashMap。在默认情况下,每个线程中的这两个变量都为null,


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

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

只有当线程第一次调用ThreadLocal的set或者get方法的时候才会创建他们(后面我们会查看这两个方法的源码)。除此之外,和我所想的不同的是,每个线程的本地变量不是存放在ThreadLocal实例中,而是放在调用线程的ThreadLocals变量里面(前面也说过,该变量是Thread类的变量)。也就是说,ThreadLocal类型的本地变量是存放在具体的线程空间上,其本身相当于一个装载本地变量的工具壳,通过set方法将value添加到调用线程的threadLocals中,当调用线程调用get方法时候能够从它的threadLocals中取出变量。如果调用线程一直不终止,那么这个本地变量将会一直存放在他的threadLocals中,所以不使用本地变量的时候需要调用remove方法将threadLocals中删除不用的本地变量。下面我们通过查看ThreadLocal的set、get以及remove方法来查看ThreadLocal具体实怎样工作的

ThreadLocal 实现原理_第1张图片

 

set方法实现


public void set(T value) {
     //(1)获取当前线程(调用者线程)
     Thread t = Thread.currentThread();
     //(2)以当前线程作为key值,去查找对应的线程变量,找到对应的map
     ThreadLocalMap map = getMap(t);
     //(3)如果map不为null,就直接添加本地变量,key为当前线程,值为添加的本地变量值
     if (map != null)
         map.set(this, value);
     //(4)如果map为null,说明首次添加,需要首先创建出对应的map
     else
         createMap(t, value);
 }

在上面的代码中,(2)处调用getMap方法获得当前线程对应的threadLocals(参照上面的图示和文字说明),该方法代码如下


ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
    return t.threadLocals; //获取线程自己的变量threadLocals,并绑定到当前调用线程的成员变量threadLocals上
}

如果调用getMap方法返回值不为null,就直接将value值设置到threadLocals中(key为当前线程引用,值为本地变量);如果getMap方法返回null说明是第一次调用set方法(前面说到过,threadLocals默认值为null,只有调用set方法的时候才会创建map),这个时候就需要调用createMap方法创建threadLocals,该方法如下所示


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

createMap方法不仅创建了threadLocals,同时也将要添加的本地变量值添加到了threadLocals中。

2、get方法源码

  在get方法的实现中,首先获取当前调用者线程,如果当前线程的threadLocals不为null,就直接返回当前线程绑定的本地变量值,否则执行setInitialValue方法初始化threadLocals变量。在setInitialValue方法中,类似于set方法的实现,都是判断当前线程的threadLocals变量是否为null,是则添加本地变量(这个时候由于是初始化,所以添加的值为null),否则创建threadLocals变量,同样添加的值为null。


public T get() {
    //(1)获取当前线程
    Thread t = Thread.currentThread();
    //(2)获取当前线程的threadLocals变量
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    //(3)如果threadLocals变量不为null,就可以在map中查找到本地变量的值
    if (map != null) {
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    //(4)执行到此处,threadLocals为null,调用该更改初始化当前线程的threadLocals变量
    return setInitialValue();
}

private T setInitialValue() {
    //protected T initialValue() {return null;}
    T value = initialValue();
    //获取当前线程
    Thread t = Thread.currentThread();
    //以当前线程作为key值,去查找对应的线程变量,找到对应的map
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    //如果map不为null,就直接添加本地变量,key为当前线程,值为添加的本地变量值
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    //如果map为null,说明首次添加,需要首先创建出对应的map
    else
        createMap(t, value);
    return value;
}


3、remove方法的实现

  remove方法判断该当前线程对应的threadLocals变量是否为null,不为null就直接删除当前线程中指定的threadLocals变量


public void remove() {
    //获取当前线程绑定的threadLocals
     ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
     //如果map不为null,就移除当前线程中指定ThreadLocal实例的本地变量
     if (m != null)
         m.remove(this);
 }


4、如下图所示:每个线程内部有一个名为threadLocals的成员变量,该变量的类型为ThreadLocal.ThreadLocalMap类型(类似于一个HashMap),其中的key为当前定义的ThreadLocal变量的this引用,value为我们使用set方法设置的值。每个线程的本地变量存放在自己的本地内存变量threadLocals中,如果当前线程一直不消亡,那么这些本地变量就会一直存在(所以可能会导致内存溢出),因此使用完毕需要将其remove掉。

ThreadLocal 实现原理_第2张图片

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