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把 ThreadLocal 原理说明白 |
2018-09-08 |
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参考:
https://www.cnblogs.com/xzwblog/p/7227509.html
引用其中的说明:
ThreadLocal类是修饰变量的，重点是在控制变量的作用域，初衷可不是为了解决线程并发和线程冲突的，而是为了让变量的种类变的更多更丰富，方便人们使用罢了。很多开发语言在语言级别都提供这种作用域的变量类型。
根据变量的作用域，可以将变量分为全局变量，局部变量。简单的说，类里面定义的变量是全局变量，函数里面定义的变量是局部变量。 还有一种作用域是线程作用域，线程一般是跨越几个函数的。为了在几个函数之间共用一个变量，所以才出现：线程变量，这种变量在Java中就是ThreadLocal变量。(注意这句话，要考， 在 Looper 中有具体的体现)
全局变量，范围很大；局部变量，范围很小。无论是大还是小，其实都是定死的。而线程变量，调用几个函数，则决定了它的作用域有多大。
ThreadLocal是跨函数的，虽然全局变量也是跨函数的，但是跨所有的函数，而且不是动态的。
ThreadLocal是跨函数的，但是跨哪些函数呢，由线程来定，更灵活。
总之，ThreadLocal类是修饰变量的，是在控制它的作用域。
举例：现在有两个方法， fun1 和 fun2，每个方法内部都有一个成员变量 a，那么变量 a 就只能在各自的方法内部访问，方法结束后变量 a 自动销毁；
fun1(){
Object a = new Object();
}
fun2(){
Object a = new Object();
}现在，我们有两个线程 thread1 和 thread2， 其内部都想维护各自的变量 t，那么该怎么办呢？这里就用 ThreadLocal 来实现，每个线程内都维护一个 ThreadLocal 变量即可；ThreadLocal 表示该变量的作为范围是在该线程内，该变量不能被其他线程所访问；并且在线程结束后，ThreadLocal 变量自动销毁。
下面我们来看看 ThreadLocal 是怎么实现的。
我们先来 一起看一下构造方法，很简单。
public ThreadLocal() {
}然后我们来看一下他的 set 方法。因为要先 set 之后才能 get .. ^_^
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}首先使用Thread.currentThread();获取当前线程 t， 然后把 t 作为参数传入 getMap(t)方法；
我们来看看 getMap(t)方法做了什么
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}很简单， getMap()方法返回了Thread 类的 threadLocals 。
我们找到 Thread类，找到threadLocals成员变量， 他是ThreadLocal.ThreadLocalMap类型
public
class Thread implements Runnable {
/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
* by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
}这个ThreadLocalMap又是干嘛的。。好多啊。。。 我们看一下他的类注释就明白啦。他说： ThreadLocalMap 是一个自定义的HashMap, 仅仅用于维护ThreadLocal 的值。哦了， 明白了。
同时， 在ThreadLocalMap中还定义了存储数据用的Entry， key是ThreadLocal对象（key 为啥是 ThreadLocal？为啥不是网上说的用的线程对象或者线程 id？后面再说）， value是用户的值， 是个Object对象。
/**
* ThreadLocalMap is a customized hash map suitable only for
* maintaining thread local values. No operations are exported
* outside of the ThreadLocal class. The class is package private to
* allow declaration of fields in class Thread. To help deal with
* very large and long-lived usages, the hash table entries use
* WeakReferences for keys. However, since reference queues are not
* used, stale entries are guaranteed to be removed only when
* the table starts running out of space.
*/
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;
}
}
}到这里， set()方法或许就能说得通了。再贴一遍代码吧， 太远了， 看不到了。
首先获取到当前的线程t， 然后拿到存储在线程中的ThreadLocalMap对象（就是个自定义的HashMap）。 然后， 如果map 不空， 把 当前的ThreadLocal对象作为key， 把用户设置的值作为value， 存储到map中。 如果map 为空， 就创建map。看看createMap(t, value)是咋创建的。
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
} /**
* Create the map associated with a ThreadLocal. Overridden in
* InheritableThreadLocal.
*
* @param t the current thread
* @param firstValue value for the initial entry of the map
*/
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}createMap()中， 就是用 先创建一个map， 然后把 当前的ThreadLocal -> firstValue 作为第一个键值对， 丢在map中。最后把这个map赋值给 Thread中的 threadLocals变量。完活。。
一句话概括调用 threadLocal.set(value)的过程：拿到当前所在线程(Thread) 中的 HashMap， 然后把<threadLocal, value> 存入 HashMap 中。
set说完了， 我们回答上面的那个问题：为啥 HashMap 中的 key 要用 threadLocal 对象， 而不用线程对象或者线程 id？
举个栗子：我们在一个线程里面， 想要维护 2 个作用范围为线程内 的变量。
现在我们用线程 id 来作为 key， 调用 threadLocal.set(value)的时候，拿到当前所在线程(Thread) 中的 HashMap后， 就把<threadId, value> 存入 HashMap 中。如果再存一个 threadLocal 变量呢？继续 set， HashMap 再把<threadId, value> 存入 HashMap 中。这不是把之前的覆盖了嘛。。。
set()方法清楚了， 我们来瞅瞅 get()方法
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();
}首先拿到当前线程对象中的 HashMap， 然后以 this(ThreadLocal对象)作为 key ， 获取 Entry， 进而拿到 Entry 中的 value， 也就是我们之前 set 进去的 value。
如果 map == null, 就调用了setInitialValue();并返回。
在setInitialValue()中， 把 value 赋值为null， 然后返回， 捎带做了一件事， 就是创建了一个HashMap， 并把<this, null>作为初始值丢到 HashMap 中了。
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;
}