Java ThreadLocal 的使用与源码解析
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ThreadLocal
主要解决的是每个线程绑定自己的值,可以将 ThreadLocal
看成全局存放数据的盒子,盒子中存储每个线程的私有数据。
验证线程变量的隔离性
import static java.lang.System.out;
public class Run {
private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<>();
static class Work extends Thread {
@Override
public void run() {
threadLocal.set(0);
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
// 获取数据
int sum = threadLocal.get();
out.printf("%s's sum = %s\n", getName(), threadLocal.get());
sum += i;
// 写回数据
threadLocal.set(sum);
}
out.printf("END %s's sum = %d\n\n", getName(), threadLocal.get());
}
}
public static void main(String[] args) {
Work work1 = new Work(),
work2 = new Work();
work1.start();
work2.start();
}
}
运行结果:
Thread-0's sum = null
Thread-1's sum = null
Thread-1's sum = 1
Thread-1's sum = 3
Thread-1's sum = 6
Thread-1's sum = 10
END Thread-1's sum = 15
Thread-0's sum = 1
Thread-0's sum = 3
Thread-0's sum = 6
Thread-0's sum = 10
END Thread-0's sum = 15
Process finished with exit code 0
从结果来看,两个线程的计算结果一致,ThreadLocal
中隔离了两个线程的数据。
ThreadLocal 源码解析
ThreadLocalMap 内部类
在 ThreadLocal
中有一个 ThreadLocalMap
内部类,所以 ThreadLocal
实际上是使用一个哈希表来存储每个线程的数据的。
ThreadLocalMap
与 HashMap
不同,其中 Entry
是一个弱引用,这意味着每次垃圾回收运行时都会将储存的数据回收掉。而且它只使用了数组来存储键值对。
ThreadLocalMap
中的 Entry
:
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
get() 方法
public T get() {
// 得到当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
// 获取当前线程的哈希表
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
// 从哈希表中获取当前线程的数据
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
return setInitialValue();
}
get()
方法首先得到当前线程,然后获取当前线程的 ThreadLocalMap
对象,然后从中取出数据。
这里的 map.getEntry(this)
看起来很奇怪,在前面有这样一行代码:
ThreadLocalMap map = getMap(t);
这个方法获取当前线程的 ThreadLocalMap
对象,所以,虽然 map.getEntry()
中的 key
总是 ThreadLocal
对象本身,但是每个线程都持有有自己的 ThreadLocalMap
对象。
getMap() 方法
/**
* Get the map associated with a ThreadLocal. Overridden in
* InheritableThreadLocal.
*
* @param t the current thread
* @return the map
*/
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
看到这个方法,get()
方法中 map.getEntry(this)
的迷雾就解开了。这里可以看到返回的是线程中的 threadLocals
属性。那么这里瞟一眼 Thread
的源码:
/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
* by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
其实每次 get()
时都是先获取了线程自己的 ThreadLocalMap
对象,然后对这个对象进行操作。
set() 方法
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
// 为当前线程创建一个 ThreadLocalMap 对象
createMap(t, value);
}
set()
方法也是先获取当前线程自己的 ThreadLocalMap
对象,然后再设置数据。如果获取的哈希表为 null,则创建一个。
createMap() 方法
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
createMap()
方法创建一个 ThreadLocalMap
对象,该对象由线程持有。
总结
ThreadLocal
可以隔离线程的变量,每个线程只能从这个对象中获取到属于自己的数据。ThreadLocal
使用哈希表来存储线程的数据,而且这个哈希表是由线程自己持有的,每次获取和设值都会先获取当前线程持有的ThreadLocalMap
对象。ThreadLocalMap
中的key
总是ThreadLocal
对象本身。ThreadLocalMap
中的Entry
是弱引用,每次 GC 运行都会被回收。
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