ThreadLocal 简述
ThreadLocal 简述
文章目录
- ThreadLocal 简述
-
- 前言
- 场景
- 实现原理
-
- ThreadLocal
-
- `set`
- `get()`
- ThreadLocal$ ThreadLocalMap
- `Thread`
- 关系引用图
- 总结
- 附录
-
- 为何`Entry`使用弱引用？
前言
之前面试又被问过关于 ThreadLocal 的使用以及实现原理，回答的不是很好，在这里会对 ThreadLocal进行分析，介绍，以及总结性概述
场景
最常见的ThreadLocal使用场景为 用来解决 数据库连接、Session管理等。如
class ConnectionManager {
private static Connection connect = null;
public static Connection openConnection() {
if(connect == null){
connect = DriverManager.getConnection();
}
return connect;
}
public static void closeConnection() {
if(connect!=null)
connect.close();
}
}
上面是我们最初的数据库连接的一个设计，上面主要有三个问题：
- 线程同步问题，这种做法显然是不符合并发的，会多次生产 connect 对象
- 会有一个线程在使用关闭的方法，另一个线程还在使用这个连接
- 一个线程在使用连接对象的时候，其他的对象只能够等待，影响执行效率
针对上面的两个问题，在下面进行了改进，使用了今天的主角ThreadLocal，为每个线程都创建一个私有的连接对象
private static ThreadLocal < Connection > connectionHolder = new ThreadLocal < Connection > ();
public static Connection getConnection() throws InfrastructureException{
Connection connection;
try {
if ((connection = connectionHolder.get()) == null) {
connection = DriverManager.getConnection(DB_URL);
connectionHolder.set(connection);
}
} catch (HibernateException ex) {
throw new InfrastructureException(ex);
}
return connection;
}
public static void closeConnection() {
Connection connection;
if((connection = connectionHolder.get()) != null)
connection.close();
}
实现原理
以上是我们使用ThreadLocal实现数据库连接的一种场景，接下来我们先看下ThreadLocal的内部实现原理
ThreadLocal
先看一下set()方法
set
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;
}
//创建一个ThreadLocalMap实例，并将实例的引用保存到当前线程的属性中
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
以上就是set方法的全部内容
- 首先就是获取到当前的线程
t - 获取当前线程
t的ThreadLocalMap - 判断
ThreadLocalMap是否为空，返回存放了value值的ThreadLocalMap
我们继续看下get()方法
get()
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();
}
以上就是get()方法的内容，我们简单看下
- 获取当前线程的
ThreadLocalMap；为null，初始化ThreadLocalMap后返回； - 不为空，将
ThreadLocal对象作为key，从 map 中获取到value值
ThreadLocal$ ThreadLocalMap
从上面ThreadLocal的get()和set方法中，我们看到存储的容器是ThreadLocalMap
我们接下来看下关于ThreadLocalMap的代码
//ThreadLocalMap 是 ThreadLocal 的一个内部类
static class ThreadLocalMap {
//内部的 Entry 则是用来保存我们需要保存的变量容器
//这里可以看到 Entry 继承了WeakReference，详见页尾附录
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
Object value;
//key 就是当前 ThreadLocal 的对象
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
//firstKey就是当前 ThreadLocal的对象引用，
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);
}
private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {
...
}
private void remove(ThreadLocal<?> key) {
....
}
...
}
以上是 JDK 中的源代码部分，我们用一张图来表示一下
Thread
/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
* by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
每个线程Thread内部有一个ThreadLocal.ThreadLocalMap类型的成员变量threadLocals，这个threadLocals就是用来存储实际的变量副本的，键值为当前ThreadLocal变量，value为变量副本（即T类型的变量）。
关系引用图
总结
Thread实例会维护一个ThreadLocalMap的引用ThreadLocalMap是ThreadLocal的内部类，在其内部有一个Entry来进行存储变量ThreadLocal#set()中，我们将当前ThreadLocal的引用作为 key，传入的 obj 作为 value，保存进ThreadLocalMap$Entry中ThreadLocal本身不存储值，仅仅作为一个key来让线程从ThreadLocalMap获取value
附录
为何Entry使用弱引用？
在上面ThreadLocalMap中，我们看到Entry是继承了WeakReference,那么问题来了，为什么要继承？不继承能不能实现现有的功能。
未完待续。。。。。