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ThreadLocal类之简单理解

当年实习的时候,当时公司一个相当有经验的工程师zeak带我们,从他那第一次听说了ThreadLocal类,但由于自己基础薄弱,没有理解到底怎么回事,工作中也没有用过,就一直没有太放在心上,刚好这一段时间不太忙,仔细玩了一下,欢迎高手批评。
ThreadLocal,线程本地变量。他为变量在每个线程中都创建了一个副本,那么每个线程可以访问自己内部的副本变量。简单理解就是,对于非线程安全的变量在线程内部共享不用每次都new,是一种空间换时间的做法。ThreadLocal类提供的几个方法:


	public T get() { }
	public void set(T value) { }
	public void remove() { }
	protected T initialValue() { }

看名字就知道这些方法是干嘛的了,下面我们来看一下ThreadLocal类是如何为每个线程创建一个变量的副本的。首先是get方法的实现:


    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null)
                return (T)e.value;
        }
        return setInitialValue();
    }

先取得当前线程,然后通过getMap(t)方法获取到一个map,map的类型为ThreadLocalMap。然后接着下面获取到键值对,注意这里获取键值对传进去的是 this,而不是当前线程t。如果获取成功,则返回value值。如果map为空,则调用setInitialValue方法返回value。那么getMap方法中又做了什么呢?


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

原来是返回当前线程t中的一个成员变量threadLocals,而threadLocals则是:


    ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

那就看看ThreadLocalMap的实现了:


    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;
            }
        }

ThreadLocalMap的Entry继承了WeakReference,并且使用ThreadLocal作为键值。
然后再继续看setInitialValue方法的具体实现:


    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;
    }

很容易了解,就是如果map不为空,就设置键值对,为空,再创建Map,看一下createMap的实现(顺便问一下ifelse为什么没有花括号啊):


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

至此,可能大部分朋友已经明白了ThreadLocal是如何为每个线程创建变量的副本的:
首先,在每个线程Thread内部有一个ThreadLocal.ThreadLocalMap类型的成员变量threadLocals,这个threadLocals就是用来存储实际的变量副本的,键值为当前ThreadLocal变量,value为变量副本(即T类型的变量)。
初始时,在Thread里面,threadLocals为空,当通过ThreadLocal变量调用get()方法或者set()方法,就会对Thread类中的threadLocals进行初始化,并且以当前ThreadLocal变量为键值,以ThreadLocal要保存的副本变量为value,存到threadLocals。
然后在当前线程里面,如果要使用副本变量,就可以通过get方法在threadLocals里面查找。

最后总结一下:

1. 实际的通过ThreadLocal创建的副本是存储在每个线程自己的threadLocals中的;
2. 为何threadLocals的类型ThreadLocalMap的键值为ThreadLocal对象,因为每个线程中可有多个threadLocal变量,就像上面代码中的longLocal和stringLocal;
3. 在进行get之前,必须先set,否则会报空指针异常;如果想在get之前不需要调用set就能正常访问的话,必须重写initialValue()方法(大家可以看一下源码为什么,很简单的)

参考资料:

1. http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920407.html
2. jdk1.7.0_40源码

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作 者: BridgeLi,http://www.bridgeli.cn/
原文链接:https://www.bridgeli.cn/archives/366
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