多线程(5)ThreadLocal

ThreadLocal是一个线程内部的存储类,可以在指定线程内存储数据,数据存储以后,只有指定线程可以得到存储数据,ThreadLocal提供了线程内存储变量的能力,这些变量不同之处在于每一个线程读取的变量是对应的互相独立的。通过get和set方法就可以得到当前线程对应的值,ThreadLocal不是用来解决共享对象的多线程访问问题的,通过ThreadLocal的set()方法设置到线程的ThreadLocal.ThreadLocalMap里的是是线程自己要存储的对象,其他线程不需要去访问,也是访问不到的。各个线程中的ThreadLocal.ThreadLocalMap以及ThreadLocal.ThreadLocal中的值都是不同的对象。

1、每个线程都有一个自己的ThreadLocal.ThreadLocalMap对象

2、每一个ThreadLocal对象都有一个循环计数器

3、ThreadLocal.get()取值,就是根据当前的线程,获取线程中自己的ThreadLocal.ThreadLocalMap,然后在这个Map中根据第二点中循环计数器取得一个特定value值

set

1、先对ThreadLocal里面的threadLocalHashCode取模获取到一个table中的位置

2、这个位置上如果有数据,获取这个位置上的ThreadLocal

(1)判断一下位置上的ThreadLocal和我本身这个ThreadLocal是不是一个ThreadLocal,是的话数据就覆盖,返回

(2)不是同一个ThreadLocal,再判断一下位置上的ThreadLocal是是不是空的,这个解释一下。Entry是ThreadLocal弱引用,"static class Entry extends WeakReference",有可能这个ThreadLocal被垃圾回收了,这时候把新设置的value替换到当前位置上,返回

(3)上面都没有返回,给模加1,看看模加1后的table位置上是不是空的,是空的再加1,判断位置上是不是空的...一直到找到一个table上的位置不是空的为止,往这里面塞一个value。换句话说,当table的位置上有数据的时候,ThreadLocal采取的是办法是找最近的一个空的位置设置数据。

3、如果没有数据,实例化一个新的ThreadLocalMap,并赋值给线程的成员变量threadLocals

    /**
     * Sets the current thread's copy of this thread-local variable            将此线程局部变量的当前线程副本设置为指定值。 大多数子类将不需要重写此方法,而仅依靠{@link #initialValue}方法来设置线程局部变量的值。 
     * to the specified value.  Most subclasses will have no need to
     * override this method, relying solely on the {@link #initialValue}
     * method to set the values of thread-locals.
     *
     * @param value the value to be stored in the current thread's copy of         @param value要存储在此本地线程的当前线程副本中的值。
     *        this thread-local.
     */
    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }


        /**
         * Create the map associated with a ThreadLocal. Overridden in
         * InheritableThreadLocal.
         *
         * @param t the current thread
         * @param firstValue value for the initial entry of the map
         */
        void createMap(Thread t, T firstValue) {
            t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
        }

        /**
         * Set the value associated with key.
         *
         * @param key the thread local object
         * @param value the value to be set
         */
        private void set(ThreadLocal key, Object value) {

            // We don't use a fast path as with get() because it is at
            // least as common to use set() to create new entries as
            // it is to replace existing ones, in which case, a fast
            // path would fail more often than not.

            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;
            //对ThreadLocal里面的threadLocalHashCode取模获取到一个table中的位置
            int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
           //这个位置上如果有数据,获取这个位置上的ThreadLocal
            for (Entry e = tab[i];
                 e != null;
                 e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
                ThreadLocal k = e.get();
               //判断一下位置上的ThreadLocal和我本身这个ThreadLocal是不是一个ThreadLocal,是的话数据就覆盖,返回
                if (k == key) {
                    e.value = value;
                    return;
                }
               //不是同一个ThreadLocal,再判断一下位置上的ThreadLocal是是不是空的,Entry是ThreadLocal弱引用,"static class Entry extends WeakReference",有可能这个ThreadLocal被垃圾回收了
                if (k == null) {
                    //设置新的value替换到当前位置上,返回
                    replaceStaleEntry(key, value, i);
                    return;
                }
            }
           //上面都没有返回,给模加1,看看模加1后的table位置上是不是空的,是空的再加1,判断位置上是不是空的...一直到找到一个table上的位置不是空的为止,往这里面塞一个value。换句话说,当table的位置上有数据的时候,ThreadLocal采取的               //是办法是找最近的一个空的位置设置数据
            tab[i] = new Entry(key, value);
            int sz = ++size;
            if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
                rehash();
        }

get

1、获取当前线程

2、尝试去当前线程中拿它的ThreadLocal.ThreadLocalMap

3、当前线程中判断是否有ThreadLocal.ThreadLocalMap

(1)有就尝试根据当前ThreadLocal的threadLocalHashCode取模去table中取值,有就返回,没有就给模加1继续找,这和设置的算法是一样的

(2)没有就调用set方法给当前线程ThreadLocal.ThreadLocalMap设置一个初始值

/**
 * Returns the value in the current thread's copy of this        返回此线程局部变量的当前线程副本中的值。 如果该变量没有当前线程的值,则首先将其初始化为调用{@link #initialValue}方法返回的值。
 * thread-local variable.  If the variable has no value for the
 * current thread, it is first initialized to the value returned
 * by an invocation of the {@link #initialValue} method.
 *
 * @return the current thread's value of this thread-local
 */
public T get() {
    //获取当前线程
    Thread t = Thread.currentThread();
    //尝试去当前线程中拿它的ThreadLocal.ThreadLocalMap
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    //判断当前线程中判断是否有ThreadLocal.ThreadLocalMap
    if (map != null) {
        //有就尝试根据当前ThreadLocal的threadLocalHashCode取模去table中取值,有就返回,没有就给模加1继续找
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    //没有就调用set方法给当前线程ThreadLocal.ThreadLocalMap设置一个初始值
    return setInitialValue();
}

        /**
         * Get the entry associated with key.  This method            
         * itself handles only the fast path: a direct hit of existing
         * key. It otherwise relays to getEntryAfterMiss.  This is
         * designed to maximize performance for direct hits, in part
         * by making this method readily inlinable.
         *
         * @param  key the thread local object
         * @return the entry associated with key, or null if no such
         */
        private Entry getEntry(ThreadLocal key) {
            //根据当前ThreadLocal的threadLocalHashCode取模去table中取值
            int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
            Entry e = table[i];
            //有就返回,没有就给模加1继续找
            if (e != null && e.get() == key)
                return e;
            else
                return getEntryAfterMiss(key, i, e);
        }

remove

    /**
     * Removes the current thread's value for this thread-local        删除此线程局部变量的当前线程值。 如果此线程局部变量随后被当前线程{@linkplain #get read}调用,则其值将通过调用其{@link #initialValue}方法来重新初始化,除非
     * variable.  If this thread-local variable is subsequently        当前值是{@linkplain #set set} 在此期间穿线。 这可能会导致在当前线程中多次调用{@code initialValue}方法。
     * {@linkplain #get read} by the current thread, its value will be
     * reinitialized by invoking its {@link #initialValue} method,
     * unless its value is {@linkplain #set set} by the current thread
     * in the interim.  This may result in multiple invocations of the
     * {@code initialValue} method in the current thread.
     *
     * @since 1.5
     */
     public void remove() {
         //取得当前线程的ThreadLocal.ThreadLocalMap,如果有ThreadLocal.ThreadLocalMap,找到对应的Entry,移除掉
         ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
         if (m != null)
             m.remove(this);
     }

ThreadLocalMap

实例化ThreadLocalMap时创建了一个长度为16的Entry数组。通过hashCode与length位运算确定出一个索引值i,这个i就是被存储在table数组中的位置,每个线程Thread都持有一个Entry型的数组table,而一切的读取过程都是通过操作这个数组table完成的。

/**
 * Construct a new map initially containing (firstKey, firstValue).    构造一个最初包含(firstKey,firstValue)的Map。 ThreadLocalMaps是延迟构造的,因此只有在至少有一个条目要放置时才创建一个。
 * ThreadLocalMaps are constructed lazily, so we only create
 * one when we have at least one entry to put in it.
 */
ThreadLocalMap(ThreadLocal firstKey, Object firstValue) {
    //长度为16的Entry数组
    table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
    //被存储在table数组中的位置
    int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);
    table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);
    size = 1;
    //设置长度
    setThreshold(INITIAL_CAPACITY);
}

 /**
   * Set the resize threshold to maintain at worst a 2/3 load factor.    重新设置长度
   */
private void setThreshold(int len) {
     threshold = len * 2 / 3;
}

结论

  • ThreadLocal不需要key,因为线程里面自己的ThreadLocal.ThreadLocalMap不是通过链表法实现的,而是通过开地址法实现的
  • 每次set的时候往线程里面的ThreadLocal.ThreadLocalMap中的table数组某一个位置塞一个值,这个位置由ThreadLocal中的threadLocaltHashCode取模得到,如果位置上有数据了,就往后找一个没有数据的位置
  • 每次get的时候也一样,根据ThreadLocal中的threadLocalHashCode取模,取得线程中的ThreadLocal.ThreadLocalMap中的table的一个位置,看一下有没有数据,没有就往下一个位置找
  • 既然ThreadLocal没有key,那么一个ThreadLocal只能塞一种特定数据。如果想要往线程里面的ThreadLocal.ThreadLocalMap里的table不同位置塞数据 ,比方说想塞三种String、一个Integer、两个Double、一个Date,请定义多个ThreadLocal,ThreadLocal支持泛型"public class ThreadLocal"

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