从源码理解ThreadLocal
作者:opLW 记录平时所学内容
从源码理解ThreadLocal
目录
1.ThreadLocal概述
2.ThreadLocal源码理解
3.综合理解
1.ThreadLocal概述
- ThreadLocal很容易让人望文生义,想当然地认为是一个“本地线程”。其实,ThreadLocal并不是一个Thread,而是Thread的局部变量,也许把它命名为ThreadLocalVariable更容易让人理解一些。负责为每个线程单独保存一份变量使访问不冲突。
- 在Java的多线程编程中,为保证多个线程对共享变量的安全访问,通常会使用synchronized来保证同一时刻只有一个线程对共享变量进行操作。这种情况下可以将类变量放到ThreadLocal类型的对象中,使变量在每个线程中都有独立拷贝,不会出现一个线程读取变量时而被另一个线程修改的现象。
- 下面配合图食用 ????
2.ThreadLocal源码理解
- 通过上述内容我们对ThreadLocal有了一个大概的了解,下面我们从源码理解Thread如何为每个线程单独备份。
- ThreadLocal的主要成员函数
public void set(T value) //设置当前线程对应的值
public T get() //获取当前线程对应的值
public void remove() //移除当前线程对应的值
- set方法源码
/**
* Sets the current thread's copy of this thread-local variable
* 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
* this thread-local.
*/
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread(); // 显然是用来获取当前线程的
ThreadLocalMap map = getMap(t); // 1
if (map != null)
map.set(this, value); // 2
else
createMap(t, value); // 3
}
(1) ThreadLocalMap 我们先理解这个是什么
由上图我们可以知道ThreadLocalMap是ThreadLocal的一个内部类,ThreadLocalMap中又有一个Entry类。下面是Entry类:
static class ThreadLocalMap {
/**
* The entries in this hash map extend WeakReference, using
* its main ref field as the key (which is always a
* ThreadLocal object). Note that null keys (i.e. entry.get()
* == null) mean that the key is no longer referenced, so the
* entry can be expunged from table. Such entries are referred to
* as "stale entries" in the code that follows.
*/
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
}
由此可以大概的知道ThreadLocalMap类似HashMap,其内部有Entry用于保存键值对,其中键就是对应ThreadLocal<?>,值则对应我们的目标变量。
(2)getMap(t)
//ThreadLocal.java
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
//我们进到t中看看这个变量是什么
//Thread.java
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
由此可见每个Thread都会持有一个ThreadLocal.ThreadLocalMap 用于保存这个线程的特有的备份。但是一开始这个threadLocals是null,所以也就有了下面的判空
if (map != null)
map.set(this, value); // 2
else
createMap(t, value); // 3
如果不为空则直接赋值,如果为空则调用createMap(t, value)
(3)createMap(t, value)
//ThreadLocal.java
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); //调用ThreadLocalMap的构造函数
}
//ThreadLocal.ThreadLocalMap.java
ThreadLocalMap(ThreadLocal<?> firstKey, Object firstValue) {
table = new Entry[INITIAL_CAPACITY]; //初始化ThreadLocalMap内部的Entry数组
int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1); //1
table[i] = new Entry(firstKey, firstValue); //进行赋值
size = 1;
setThreshold(INITIAL_CAPACITY);
}
注意上方的1代码行 该行代码对ThreadLocal进行hash,从而确定该类型对应的位置,一个Thread中可以保存着多种类型变量的备份而互不干扰,就是因为这行代码。比如ThreadLocal<
A
>进行hash之后对应的i为1,ThreadLocal<B
>进行hash之后对应的i为2,从而区分放置。
至此,当前Thread持有的ThreadLocal.ThreadLocalMap就被初始化完成。下次调用public void set(T value) 时便可以直接使用。
- get方法源码
public T get() {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
//如果ThreadLocalMap已经存在则直接获取该值
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
//如果没有ThreadLocalMap为空或者对应的目标值不存在
return setInitialValue();
}
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;
}
由上可知当创建一个ThreadLocal后马上调用它的get方法会调用setInitialValue,因为此时的线程对应的map还没有创建完成。setInitialValue的代码与上面已经分析过的set方法大同小异,唯一不同的是T value = initialValue();
下面我们看看这个方法:
protected T initialValue() {
return null;
}
居然返回一个null????,这显然不合适会引起NullPointerException;想想也合乎情理:必须先有值,然后才可以调用get方法,不然肯定返回null,抛出异常。那么如何解决呢?
(1) 重写initialValue()方法 (A是一个类)。
ThreadLocal<A> t = new ThreadLocal<A>(){
@Override
protected A initialValue() {
return new A();
}
}
此时调用t的get方法,便会返回一个新的A,而不会发生异常。
(2) 先调用set方法,再调用get方法
ThreadLocal<A> t = new ThreadLocal<A>();
t.set(new A());
A a = t.get();
3.综合理解
经过上面的分析,相信大家对ThreadLocal都有一定的理解。下面举个例子具体理解一下。
public class A {
private int num = 0;
public A() { }
@Override
public String toString() {
String msg = " " + num;
num++;
return msg;
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
ThreadLocal<A> a = new ThreadLocal<A>(){
@Override
protected A initialValue() {
return new A();
}
};
ThreadLocal<B> b = new ThreadLocal<B>(){
@Override
protected B initialValue() {
return new B();
}
};
for (int i = 0 ; i < 2; i ++) {
new Thread("" + i) {
@Override
public void run() {
System.out.println("我是线程:" + getName() +
" 变量A:" + a.get().toString());
System.out.println("我是线程:" + getName() +
" 变量B:" + b.get().toString());
}
}.start();
}
//验证再次调用会加1
System.out.println("我是主线程" + " 变量A:" + a.get().toString());
System.out.println("我是主线程" + " 变量A:" + a.get().toString());
}
}
我是线程:1 变量A: 0
我是主线程 变量A: 0
我是线程:0 变量A: 0
我是主线程 变量A: 1
我是线程:0 变量B: 0
我是线程:1 变量B: 0
- 上述有A和B两个类。只贴出了A,B的代码一样,只是类的名字不一样,所以就不贴出来了。????
- 最底下是运行的结果。假设没有为每个线程单独备份,那么当第一个线程调用a.get().toString(),必然会引起A.num++,所以下次调用的输出会是1。从输出结果可见每个线程之间的变量是没有关系的,验证了ThreadLocal的作用。
- 下面根据图理解。
- 使用场景 如Handler机制中,为每个线程单独保存Looper单例,ThreadLocal很适合多线程的单例模式。
记录美好学习的点点滴滴,希望能和各位一起学习!????
好记性不如烂笔头!!