ThreadLocal是怎樣煉成的

2019-11-06 06:08:54

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供稿：網友

好久沒更新博客了，一直都有學習新知識，但是沒時間總結,主要因為顧著去發展模型興趣去了哈難得靜下來寫一篇博客閑話不多說，直接進入主題

緣起

兩年前因為工作關系，曾經研究過ThreadLocal源碼一段時間，不過研究得不夠透徹。最近偶然間又接觸到ThreadLocal，又有了新的認識，因此寫篇博客記錄下來，順便拋磚引玉一下。網上很多人都會把ThreadLocal類比為Map來實現的，如果你真的這樣認為，借用最近我比較喜歡的一句話來說 — 年輕人，你真的太年輕了。一般百度”ThreadLocal實現”，得到的文章都是類似下面的描述

ThreadLocal是解決線程安全問題一個很好的思路，ThreadLocal類中有一個Map，用于存儲每一個線程的變量副本，Map中元素的鍵為線程對象，而值對應線程的變量副本，由于Key值不可重復，每一個“線程對象”對應線程的“變量副本”，而到達了線程安全。

其實上面的說法是不準確的 ThreadLocal類并沒有一個Map來保存數據，數據都是保存在線程實例上的

下面我們來剖析一下

首先我們要介紹一種存儲模式

線程特有存儲模式 (Thread Specific Storage)

這種模式是為了解決多線程變量共享導致線程安全和死鎖問題，首先看看下面的示意圖線程特有存儲模式

ObjectX類會被多個線程使用到，為了避免線程安全以及可能的死鎖為題，我們希望每個線程都有自己的ObjectX實例。于是我們設計出一個代理類，用來代理保存和獲取操作。

實際上JDK已經提供了上述模式的實現，那就是今天的豬腳ThreadLocal

首先看一個簡單的ThreadLocal例子

public class ThreadSpecificDateFormat { PRivate static final ThreadLocal<SimpleDateFormat> TS_SDF = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>() { @Override protected SimpleDateFormat initialValue() { return new SimpleDateFormat(); } }; public static Date parse(String timeStamp, String format) throws ParseException { final SimpleDateFormat sdf = TS_SDF.get(); sdf.applyPattern(format); Date date = sdf.parse(timeStamp); return date; } public static String format(Date date, String format) { final SimpleDateFormat sdf = TS_SDF.get(); sdf.applyPattern(format); String strDate = sdf.format(date); return strDate; }}

結合上圖看，實例的統一接入點就是ThreadLocal.get()（TS_SDF.get()）這個方法了，通過這個接入點客戶端就能拿到Object實例。

接下來再看看get方法的具體實現

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

第一步先獲通過Thread.currentThread（）取當前線程第二步然后獲取當前線程的threadLocals屬性第三步在threadLocals屬性里獲取Entry實例第四部從Entry實例的value屬性里獲取到最后所要的Object對象

“當前線程的threadLocals(ThreadLocalMap類的實例)屬性”就是擔任之前說的”線程的局部存儲”角色，因為實際存儲的數據都是放在線程實例里的，而不是ThreadLocal實例里，客戶端只是利用ThreadLocal作為一個中介去訪問線程罷了

接下來討論一下上面出現的ThreadLocalMap類以及Entry類，直接貼源碼

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; } } ... ... /** * The table, resized as necessary. * table.length MUST always be a power of two. */ private Entry[] table; /** * The number of entries in the table. */ private int size = 0; ... ... }

Entry是ThreadLocalMap的內部類，而且ThreadLocalMap里擁有一個類型為Entry[]的table屬性，而線每個線程實例有自己的ThreadLocalMap。到這里結論已經很明顯了， 負責保存ThreadLocal的key和value根本就不是一個Map類型，而是一個Entry數組!

Entry繼承WeakReference，因此繼承擁有一個弱引用referent，而且自身也有一個value屬性。Entry利用referent來保存threadLocal實例的弱引用，利用value保存Object的強引用

最后的問題是怎樣在Entry數組里定位我們需要的Entry呢還是看代碼說話

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);}

留意key.threadLocalHashCode這個屬性，Entry在保存進Entry[]數組之前，會利用ThreadLocal的引用計算出一個hash值，然后利用這個hash值作為下標定位到Entry[]數組的某個位置；相反，從Entry[]取Entry也是同樣道理。

最后來一個圖來總結上面說的內容

線程特有存儲模式2

總結

客戶端訪問ThreadLocal實例的get方法，get方法通過Thread.getCurrentThread獲得當前線程的實例，從而獲得當前線程的ThreadLocalMap對象，而ThreadLocalMap里包含了一個Entry數組，里面的每個Entry保存了ThreadLocal引用以及Object引用，Entry的referent保存ThreadLocal的弱引用，Entry的value保存Object的強引用。

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