ThreadLocal 原理解析
1.对Thread local 理解
ThreadLocal 是为了解决线程间同步而创建的一个新的思路。简单来说就是每个线程都保存一个变量副本。
如果在Thread 内部定义一个field变量,也可以解决这个问题。
这样就需要定义一个新的Thread类,来解决这个问题。每一次一个新的变量都需要这个case,but,实际这个新的类,与thread本身并没有关系。
所以最好有一种方式,可以解决同步的问题,并且每个thread里面都有一份变量,但是不需要重新定义一个thread类,来集成这个功能。
ThreadLocal就是这种思路。
public final class Looper {
/*
* API Implementation Note:
*
* This class contains the code required to set up and manage an event loop
* based on MessageQueue. APIs that affect the state of the queue should be
* defined on MessageQueue or Handler rather than on Looper itself. For example,
* idle handlers and sync barriers are defined on the queue whereas preparing the
* thread, looping, and quitting are defined on the looper.
*/ private static final String TAG = "Looper"; // sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare().
static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
private static Looper sMainLooper; // guarded by Looper.class final MessageQueue mQueue;
final Thread mThread; private Printer mLogging; /** Initialize the current thread as a looper.
* This gives you a chance to create handlers that then reference
* this looper, before actually starting the loop. Be sure to call
* {@link #loop()} after calling this method, and end it by calling
* {@link #quit()}.
*/
public static void prepare() {
prepare(true);
} private static void prepare(boolean quitAllowed) {
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
} /**
* Initialize the current thread as a looper, marking it as an
* application's main looper. The main looper for your application
* is created by the Android environment, so you should never need
* to call this function yourself. See also: {@link #prepare()}
*/
public static void prepareMainLooper() {
prepare(false);
synchronized (Looper.class) {
if (sMainLooper != null) {
throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
}
sMainLooper = myLooper();
}
} /**
* Returns the application's main looper, which lives in the main thread of the application.
*/
public static Looper getMainLooper() {
synchronized (Looper.class) {
return sMainLooper;
}
} /**
* Run the message queue in this thread. Be sure to call
* {@link #quit()} to end the loop.
*/
public static void loop() {
final Looper me = myLooper();
if (me == null) {
throw new RuntimeException("No Looper; Looper.prepare() wasn't called on this thread.");
}
final MessageQueue queue = me.mQueue; // Make sure the identity of this thread is that of the local process,
// and keep track of what that identity token actually is.
Binder.clearCallingIdentity();
final long ident = Binder.clearCallingIdentity(); for (;;) {
Message msg = queue.next(); // might block
if (msg == null) {
// No message indicates that the message queue is quitting.
return;
} // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
Printer logging = me.mLogging;
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
msg.callback + ": " + msg.what);
} msg.target.dispatchMessage(msg); if (logging != null) {
logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
} // Make sure that during the course of dispatching the
// identity of the thread wasn't corrupted.
final long newIdent = Binder.clearCallingIdentity();
if (ident != newIdent) {
Log.wtf(TAG, "Thread identity changed from 0x"
+ Long.toHexString(ident) + " to 0x"
+ Long.toHexString(newIdent) + " while dispatching to "
+ msg.target.getClass().getName() + " "
+ msg.callback + " what=" + msg.what);
} msg.recycleUnchecked();
}
}
Looper
Looper是android最核心的技术之一,消息机制。是整个UI层驱动的核心。它的思路如下,每个线程都可以有一个自己的消息队列。这个队列默认是没有创建的,(mainthread是系统创建的。)
我们看到,这个类里面就有
static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
也就是每个线程都有一个Looper对象。具体的细节不是本文的重点,可以看本博客的其他文章。
2.ThreadLocal源码
...\Android\sdk\sources\android-23\java\lang\ThreadLocal.java
最主要的几个函数,我们依次分析。
public T get()
protected T initialValue()
public void set
public void remove()
先看get
2.1 get
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();
}
既然是每个线程一个变量副本,那key作为Thread.currentThread()是最合适的。
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
ThreadLocalMap是个什么东西?
这个是为了ThreadLocal使用,而创建的一种hashmap。
它支持大数据量的使用,所以entry是使用weakreference的形式。所以把它作为HashMap来理解就可以了。
剩下的代码,最难以理解的就是
map.getEntry(this)
为什么key是this,而不是currentThread。这个后面讲set的时候,可以在做分析。
2.2 setInitialValue
这个函数没有太多的花头,简单来说就是初始化。
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;
}
先看map是否已经创建,如果有,设置初值,如果没有,先创建map,然后是设置初值。
map.set(this, value);
是的,又是这个this。this就是threadlocal这个类的实例,所以看到现在也没有发现,每个线程都有一份副本的代码。
继续分析ThreadLocalMap
继续看刚才的ThreadLocal的get & set,他们都在处理threadLocals,这个东西在哪里定义的,Thread。
What? 这跟Thread有什么关系,ThreadLocal不是给每个线程都存一份副本吗,关Thread什么事情。
回到第一章里里面的观点,Thread自己的local变量,才能做到没个实例都是单独的副本,不会存在冲突问题。
/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
* by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
这段代码躺在Thread.java里面。
也就是java编译器的作者,把需要添加的变量,放在了Thread里面。所以我们只要把我们的内容塞进这个map里面,就做到了每个thread都存在这样一个副本。
如果类库把对于这个map的操作都封装了,我们只需要创建自己使用的变量就可以,yes。 这个事情ThreadLocal & ThreadLocalMap已经帮我们做了。
所以我们只要使用ThreadLocal就可以。我们继续分析,把各个细节都理清楚。
3.ThreadLocalMap
3.1 get & set
继续看ThreadLocal的get & set,我们再把细节理一遍。
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this)
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);
}
这个方法可以看成是hashmap的命中函数。先看hash表能否命中,没有,就全局扫描。
所以简单来说,就是ThreadLocal就是从ThreadLocalMap(看成是hashmap)里面获取存储的值。key就是threadlocal这个类的实例。应为是线程唯一的。
同理set也是相同的方法。
3.2 entry
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value; Entry(ThreadLocal k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
WeakReference,使用弱引用的目的,就是app里面,或者说进程内所有的线程都共享这个threadLocals,所以内存可能会很大。这个在注释里面已经说的很清楚。
3.3 table
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);
}
可以看到table就是初始化的时候,获得的。ThreadLocalMap创建
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
这个是ThreadLocal的代码,可以看到set里面有调用的代码。
/**
* The initial capacity -- MUST be a power of two.
*/
private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
在进行哈希值索引的时候,是需要
int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);
也就是说它是按位取&,所以i一定<= INITIAL_CAPACITY 。并且(INITIAL_CAPACITY - 1) 是“111111”这样的形式。
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