前言
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ThreadLocal为变量在每个线程中都创建了一个副本,所以每个线程可以访问自己内部的副本变量,不同线程之间不会互相干扰。本文会基于实际场景介绍ThreadLocal如何使用以及内部实现机制。
应用场景
Parameter对象的数据需要在多个模块中使用,如果采用参数传递的方式,显然会增加模块之间的耦合性。先看看用ThreadLocal是如何实现模块间共享数据的。
class Parameter { private static ThreadLocal<Parameter> _parameter= new ThreadLocal<>(); public static Parameter init() { _parameter.set(new Parameter()); } public static Parameter get() { _parameter.get(); } ...省略变量声明 }
实现原理
从线程Thread的角度来看,每个线程内部都会持有一个对ThreadLocalMap实例的引用,ThreadLocalMap实例相当于线程的局部变量空间,存储着线程各自的数据,具体如下:
Entry
Entry继承自WeakReference类,是存储线程私有变量的数据结构。ThreadLocal实例作为引用,意味着如果ThreadLocal实例为null,就可以从table中删除对应的Entry。
class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> { Object value; Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) { super(k); value = v; } }
ThreadLocalMap
内部使用table数组存储Entry,默认大小INITIAL_CAPACITY(16),先介绍几个参数:
ThreadLocal.set() 实现
public void set(T value) { Thread t = Thread.currentThread(); ThreadLocalMap map = getMap(t); if (map != null) map.set(this, value); else createMap(t, value); } ThreadLocalMap getMap(Thread t) { return t.threadLocals; }
从上面代码中看出来:
接下去看看Entry存入table数组如何实现的:
private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) { Entry[] tab = table; int len = tab.length; int i = key.threadLocalHashCode & (len-1); for (Entry e = tab[i]; e != null; e = tab[i = nextIndex(i, len)]) { ThreadLocal<?> k = e.get(); if (k == key) { e.value = value; return; } if (k == null) { replaceStaleEntry(key, value, i); return; } } tab[i] = new Entry(key, value); int sz = ++size; if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold) rehash(); }
1.通过ThreadLocal的nextHashCode方法生成hash值。
private static AtomicInteger nextHashCode = new AtomicInteger(); private static int nextHashCode() { return nextHashCode.getAndAdd(HASH_INCREMENT); }
从nextHashCode方法可以看出,ThreadLocal每实例化一次,其hash值就原子增加HASH_INCREMENT。
2.通过 hash & (len -1) 定位到table的位置i,假设table中i位置的元素为f。
3.如果f != null,假设f中的引用为k:
4.如果f == null,则把Entry加入到table的i位置中。
5.通过cleanSomeSlots删除陈旧的元素,如果table中没有元素删除,需判断当前情况下是否要进行扩容。
table扩容
如果table中的元素数量达到阈值threshold的3/4,会进行扩容操作,过程很简单:
private void resize() { Entry[] oldTab = table; int oldLen = oldTab.length; int newLen = oldLen * 2; Entry[] newTab = new Entry[newLen]; int count = 0; for (int j = 0; j < oldLen; ++j) { Entry e = oldTab[j]; if (e != null) { ThreadLocal<?> k = e.get(); if (k == null) { e.value = null; // Help the GC } else { int h = k.threadLocalHashCode & (newLen - 1); while (newTab[h] != null) h = nextIndex(h, newLen); newTab[h] = e; count++; } } } setThreshold(newLen); size = count; table = newTab; }
ThreadLocal.get() 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(); } 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); }
获取当前的线程的threadLocals。
private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal<?> key, int i, Entry e) { Entry[] tab = table; int len = tab.length; while (e != null) { ThreadLocal<?> k = e.get(); if (k == key) return e; if (k == null) expungeStaleEntry(i); else i = nextIndex(i, len); e = tab[i]; } return null; }
总结
希望通过本文的介绍,大家可以对ThreadLocal有一个更加直观清晰的认识。
以上就是本文的全部内容,希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助,同时也希望多多支持创新互联!
当前题目:深入浅出的学习JavaThreadLocal
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