说在前面
ThreadLocal用来提供线程级别变量,变量只对当前线程可见。相比与“使用锁控制共享变量访问顺序”的解决方案。ThreadLocal通过空间换时间的方案,规避了竞争问题,因为每个线程都有属于自己的变量。
此时就产生了第一个问题:线程如何维护属于自己的变量副本,搞懂了这个也就搞懂了其原理。
源码分析
一、首先看下Thread类
Thread中有一个 threadLocals 属性表示线程的本地变量。这个属性的类型是 ThreadLocal.ThreadLocalMap
ThreadLocalMap是 ThreadLocal的内部类,他是类 Map结构,也是存储 K-V结构数据,并用 Entry封装 K-V。不同的是 ThreadLocalMap的 Entry的 Key只能是 ThreadLocal类型对象,并且是一个弱引用。
也就是说线程通过一个类Map数据结构
ThreadLocal.ThreadLocalMap 来存储属于自己的线程变量。
三、ThreadLocal本尊
ThreadLocalMap赋值、取值操作的入口在其外部类 ThreadLocal中。
set(v)方法内调用 ThreadLocalMap 的 set(this,v)方法存值。(类似 Map的 put(k,v)方法)
get()方法内调用 ThreadLocalMap的 getEntry(this)方法取值(类似 Map的 get(k)方法)
通过代码可以看出:
-
第一次操作线程的
ThreadLocalMap属性时,会初始化一个ThreadLocal.ThreadLocalMap,set(v)会存入以参数为Value的K/V数据,get()会存入以null为value的K/V数据。 -
ThreadLocal.ThreadLocalMap存值操作入口是ThreadLocal.set(v)方法,并以当前ThreadLocal变量为key,参数为value。 -
ThreadLocal.ThreadLocalMap取值操作入口是ThreadLocal.get(v)方法,key为当前ThreadLocal变量。
我们在从代码层面直观的体会这个操作:
至此线程的本地变量的本质就清晰了。就是 Thread用类似 Map的 ThreadLocal.ThreadLocalMap数据结构来存储以 ThreadLocal类型的变量为 Key的数值,并用 ThreadLocal来存取删,操作 ThreadLocalMap。
-
当我们定义一个
ThreadLocal变量时,其实就是在定义一个Key -
当我们调用
set(v)方法时,就是以当前ThreadLocal变量为key,传入参数为value,向ThreadLocal.ThreadLocalMap存数据 -
当我们调用
get()方法时,就是以当前ThreadLocal变量为key,从ThreadLocal.ThreadLocalMap取对应的数据
扩 展
一、ThreadLocalMap的Hash冲突解决办法
采用线性探测的方式,根据 key计算 hash值,如果出现冲突,则向后探测,当到哈希表末尾的时候再从0开始,直到找到一个合适的位置。
这种算法也决定了 ThreadLocalMap不适合存储大量数据。
二、ThreadLocalMap的扩容问题
ThreadLocalMap初始大小为 16,加载因子为 2/3,当 size大于 threshold时,就会进行扩容。
扩容时,新建一个大小为原来数组长度的两倍的数组,然后遍历旧数组中的 entry并将其插入到新的hash数组中,在扩容的时候,会把 key为 null的 Entry的 value值设置为 null,以便内存回收,减少内存泄漏问题。