源码解读——ThreadLocal


简介

引出:如何将线程与变量绑定,以解决多线程安全问题?

首先,在Thread解读中提到,每个线程都有一个线程栈,该栈里的数据只能该线程访问。这样一看,貌似线程里创建的变量就天然是线程隔离的,不存在多线程安全问题,
实际上,栈空间只是存的方法局部变量,所以如果需要变量与线程全程绑定,这是不可行的。

问题:如何解决?

既然栈空间不能做到,那么将变量放在线程都能访问的地方,再以当前线程作为索引不就解决问题了吗?
这就是ThreadLocal,将线程相关的变量放在一个都能访问到的map中。

成员变量

修饰符 类型 成员名 默认值 作用
private final int threadLocalHashCode nextHashCode 在创建实例时获取下一个hash值
private static AtomicInteger nextHashCode new AtomicInteger 用于生成hash值
private static final int HASH_INCREMENT 0x61c88647 前后两个hash值的间隙

内部类

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static class ThreadLocalMap{
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
//与当前线程本地map相关的值
Object value;

Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
//初始容量
private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
private Entry[] table;

//集合的大小
private int size = 0;

//下一个进行增容的容量大小
private int threshold; // Default to 0

}

构造方法

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public ThreadLocal() {
}

公共方法

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/**
* 返回该线程局部变量的初始值,该方法是一个protected的方法,显然是为了让子类覆盖而设计的。
* 这个方法是一个延迟调用方法,在线程第1次调用get()或set(Object)时才执行,并且仅执行1次。
* ThreadLocal中的缺省实现直接返回一个null。
*/
protected T initialValue() {
return null;
}
/**
* 根据Suppier重新构建
*/
public static <S> ThreadLocal<S> withInitial(Supplier<? extends S> supplier) {
return new SuppliedThreadLocal<>(supplier);
}
/**
* 获取线程绑定的变量
*/
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();
}
/**
* 设置对应的值与当前线程绑定
* 以当前线程为键获取对应的map,再以当前ThreadLocal对象为键、value为值
* 组成键值对放入map中
*/
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}

/**
* 将与当前线程绑定的变量移除
*/
public void remove() {
ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
if (m != null)
m.remove(this);
}

ThreadLocal和同步机制

ThreadLocal和线程同步机制相比有什么优势呢?

ThreadLocal和线程同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题。
在同步机制中,通过对象的锁机制保证同一时间只有一个线程访问变量。这时该变量是多个线程共享的,使用同步机制要求程序慎密地分析什么时候对变量进行读写,什么时候需要锁定某个对象,什么时候释放对象锁等繁杂的问题,程序设计和编写难度相对较大。
而ThreadLocal则从另一个角度来解决多线程的并发访问。ThreadLocal会为每一个线程提供一个独立的变量副本,从而隔离了多个线程对数据的访问冲突。因为每一个线程都拥有自己的变量副本,从而也就没有必要对该变量进行同步了。ThreadLocal提供了线程安全的共享对象,在编写多线程代码时,可以把不安全的变量封装进ThreadLocal。

问题1:既然Threadlocal本质是一个map,那么这个map在哪儿?

Thread解读中,了解到一个线程都可以看做是一个Thread的实例,而它的成员变量有一个类型为ThreadLocal的变量,这里才是真正将变量与线程绑定的实现。

问题2:既然ThreadLocal是通过Thread实现的,为什么不直接将一个map存放在Thread中,以达到目的?


Final

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Author: Gatsby
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