ThreadLocal(中)实现原理如何做到本地化

ThreadLocal实现原理

下面是ThreadLocal相关类的类结构图,如图:

image-20200407164556036.png

由该图可知,Thread类中有一个threadLocals和一个inheritableThreadLocals,它们都是ThreadLocalMap类型的变量,而ThreadLocalMap是一个定制化的HashMap。在默认情况下,每个线程中的这两个变量都为null,只有当线程第一次调用ThreadLocal的set()或get()方法时才华创建它们。其实每个线程的本地变量不是存放在ThreadLocal实例里面,而是存放在具体线程内存空间中。ThreadLocal就是一个工具壳,它通过set方法把value值放入调用线程的threadLocals里面并存放起来,当调用线程调用它的get方法时,再从当前线程的threadLocals变量里面将其拿出来使用。如果调用线程一直不重质,那么这个本地变量会一直存放在调用线程的threadLocals变量里面,所以当不需要使用本地变量的时候可以通过调用ThreadLocal变量的remove()方法,从当前线程的threadLocals里面删除该本地变量。另外,Thread里面的threadLocals为何被设计为map结构?很明显是因为每个线程可以惯量多个ThreadLocal变量。

下面简单分析ThreadLocal的set,get以及remove方法的实现逻辑。

void set(T value)
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public void set(T value) {
// (1) 获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
// (2) 将当前线程作为key,去查找对应的线程变量,找到则设置
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
// (3) 第一次调用就创建当前线程对应的HashMap
createMap(t, value);
}

代码 (1) 首先获取调用线程,然后使用当前线程作为参数调用getMap(t)方法,getMap(Thread t)的代码如下。

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

可以看到,getMap(t)的作用时获取线程自己的变量threadLocals,threadLocal变量被绑定到了线程的成员变量上。

如果getMap(t)的返回值不为空,则把value值设置到threadLocals中,也就是把当前变量放入当前线程的内存变量threadLocals中。threadLocals是一个HashMap结构,其中key就是当前ThreadLocal的实例对象引用,value是通过set方法传递值。

如果getMap(t)返回值为空则说明是第一次调用set方法,这时创建当前线程的threadLocals变量。下面来看createMap(t, value)做什么。

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void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}

它创建当前线程的threadLocals变量。

T get()
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public T get() {
// (1) 获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
// (2) 获取当前线程的threadLocals变量
ThreadLocalMap map = getMap(t);
// (3) 如果threadLocals不为null,则返回对应本地变量的值
if (map != null) {
ThreadLocalMap.Entity e = map.getEntity(this);
if (e != null) {
@SuppressWrarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
}
}

// (4) threadLocals为空则初始化当前线程的threadLocals成员变量
return setInitialValue();

}

代码 (1) 首先获取当前线程实例,如果当前线程的threadLocals变量不为null,则直接返回当前线程绑定的本地线程变量,负责执行代码 (4) 进行初始化。setInitialValue() 的代码如下。

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private T setInitialValue() {
// (5) 初始化为null
T value = initialValue();
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
// (6) 如果当前线程的threadLocals不为空
if (map != null)
map.set(this, value);
else
// (7) 如果当前线程的threadLocals变量为空
createMap(t, value);
return value;
}


protected T initialValue() {
return null;
}

如果当前线程的threadLocals变量不为空,则设置当前线程的本地线程变量值为null,否则调用createMap方法创建当前线程的createMap变量。

void remove()
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public void remove() {
ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
if (m != null)
m.remove(this);
}

以上代码所示,如果当前线程的threadLocals变量不为空,则删除当前线程中指定ThreadLocal实例的本地变量。‘

总结:

在每个线程内部都有一个名为threadLocals的成员变量,该变量的类型为HashMap,其中key为我们定义的ThreadLocal变量的this引用,value则为我们使用set方法设置的值。 每个线程本地变量存放在线程自己的内存变量threadLocals中,如果当前线程一直不消亡,那么这些本地变量会一直存在,所以可能会造成内存溢出,因此使用完毕后要记得调用ThreadLocal的remove方法删除对应线程的threadLocals中的本地变量。

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