ThreadLocal的基本原理与实现
一、概念
首先,ThreadLocal并不是一个Thread,这个类提供了线程局部变量,这些变量不同于它们的普通对应物,因为访问某个变量的每个线程都有自己的局部变量,它独立于变量的初始化副本。
二、基本原理
ThreadLocal是如何做到为每一线程维护变量的副本的呢?下面通过源码(jdk1.7版本)来阐述ThreadLocal的基本原理。
在具体分析之前,先做几点说明:
1:在TreadLocal中有一个静态内部类ThreadLocalMap
static class ThreadLocalMap { static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal> { /** The value associated with this ThreadLocal. */ Object value; Entry(ThreadLocal k, Object v) { super(k); value = v; } } ... }
2:ThreadLocal中又定义一个键值对Entry,它用ThreadLocal作为键值。我们看到在Thread类中有一个ThreadLocalMap的类型的变量叫做threadLocals。
下面具体分析一下ThreadLocal的两个关键函数get()和set():
1、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) return (T)e.value; } return setInitialValue(); }
在get函数中,首先获取到当前的线程t,再根据t获取ThreadLocalMap。下面试getMap()函数:
ThreadLocalMap getMap(Thread t)
{ return t.threadLocals; }
可以看到,该函数返回就是我们上面提到的每个线程都有的ThreadLocalMap类型变量threadLocals。
如果map不为空,则根据map.getEntry(this)获取Entry键值对。注意:这里的this指的是当前的ThreadLocal对象,一个Thread可能对应不止一个ThreadLocal,想要知道具体是Thread对应的哪个ThreadLocal,就要在Thread中维护一个ThreadLocalMap,以ThreadLocal为键,就可以找到Thread在某个ThreadLocal里对应的本地数据。获取到Entry后,我们就可以拿到保存在Entry里面的value值了。
private Entry getEntry(ThreadLocal key)
{ int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1); Entry e = table[i]; if (e != null && e.get() == key) return e; else return getEntryAfterMiss(key, i, e); }
如果map为空,则调用setInitialValue()函数进行初始化。并返回initialValue函数返回的值,不覆写initialValue的情况下,返回的是null。
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; }
2、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); }
set函数同样是先获取ThreadLocalMap类型的变量map。
如果map不为空,则:
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(); }
如果map为空,则
void createMap(Thread t, T firstValue)
{ t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); }
三、总结
ThreadLocal是通过下面的方式来实现为每一个线程维护变量的副本的:
在ThreadLocal类中定义了一个ThreadLocalMap,每一个Thread都有一个ThreadLocalMap类型的变量threadLocals,就是用threadLocals来存储每一个线程的变量副本,threadLocals内部有一个Entry数组,我们根据键值线程对象,来找到对应线程的变量副本。