ThreadLocal是怎样炼成的

2019-11-06 06:08:54

字体：大中小

来源：转载

供稿：网友

好久没更新博客了，一直都有学习新知识，但是没时间总结,主要因为顾着去发展模型兴趣去了哈难得静下来写一篇博客闲话不多说，直接进入主题

缘起

两年前因为工作关系，曾经研究过ThreadLocal源码一段时间，不过研究得不够透彻。最近偶然间又接触到ThreadLocal，又有了新的认识，因此写篇博客记录下来，顺便抛砖引玉一下。网上很多人都会把ThreadLocal类比为Map来实现的，如果你真的这样认为，借用最近我比较喜欢的一句话来说 — 年轻人，你真的太年轻了。一般百度”ThreadLocal实现”，得到的文章都是类似下面的描述

ThreadLocal是解决线程安全问题一个很好的思路，ThreadLocal类中有一个Map，用于存储每一个线程的变量副本，Map中元素的键为线程对象，而值对应线程的变量副本，由于Key值不可重复，每一个“线程对象”对应线程的“变量副本”，而到达了线程安全。

其实上面的说法是不准确的 ThreadLocal类并没有一个Map来保存数据，数据都是保存在线程实例上的

下面我们来剖析一下

首先我们要介绍一种存储模式

线程特有存储模式 (Thread Specific Storage)

这种模式是为了解决多线程变量共享导致线程安全和死锁问题，首先看看下面的示意图线程特有存储模式

ObjectX类会被多个线程使用到，为了避免线程安全以及可能的死锁为题，我们希望每个线程都有自己的ObjectX实例。于是我们设计出一个代理类，用来代理保存和获取操作。

实际上JDK已经提供了上述模式的实现，那就是今天的猪脚ThreadLocal

首先看一个简单的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; }}

结合上图看，实例的统一接入点就是ThreadLocal.get()（TS_SDF.get()）这个方法了，通过这个接入点客户端就能拿到Object实例。

接下来再看看get方法的具体实现

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;}

第一步先获通过Thread.currentThread（）取当前线程第二步然后获取当前线程的threadLocals属性第三步在threadLocals属性里获取Entry实例第四部从Entry实例的value属性里获取到最后所要的Object对象

“当前线程的threadLocals(ThreadLocalMap类的实例)属性”就是担任之前说的”线程的局部存储”角色，因为实际存储的数据都是放在线程实例里的，而不是ThreadLocal实例里，客户端只是利用ThreadLocal作为一个中介去访问线程罢了

接下来讨论一下上面出现的ThreadLocalMap类以及Entry类，直接贴源码

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的内部类，而且ThreadLocalMap里拥有一个类型为Entry[]的table属性，而线每个线程实例有自己的ThreadLocalMap。到这里结论已经很明显了， 负责保存ThreadLocal的key和value根本就不是一个Map类型，而是一个Entry数组!

Entry继承WeakReference，因此继承拥有一个弱引用referent，而且自身也有一个value属性。Entry利用referent来保存threadLocal实例的弱引用，利用value保存Object的强引用

最后的问题是怎样在Entry数组里定位我们需要的Entry呢还是看代码说话

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这个属性，Entry在保存进Entry[]数组之前，会利用ThreadLocal的引用计算出一个hash值，然后利用这个hash值作为下标定位到Entry[]数组的某个位置；相反，从Entry[]取Entry也是同样道理。

最后来一个图来总结上面说的内容

线程特有存储模式2

总结

客户端访问ThreadLocal实例的get方法，get方法通过Thread.getCurrentThread获得当前线程的实例，从而获得当前线程的ThreadLocalMap对象，而ThreadLocalMap里包含了一个Entry数组，里面的每个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的强引用。

欢迎关注个人公众号 Ray乐园