ThreadLocal源码解析与理解

不念不忘少年蓝@ 2022-12-16 09:21 233阅读 0赞

#### 一、ThreadLocal的使用 ####

ThreadLoca是一个本地的线程变量，他能够做到线程与线程之间的隔离，它其中填充的变量只属于本线程，它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。

他的用法也非常简单：

ThreadLocal<String> threadLocal=new ThreadLocal<>();
    threadLocal.set("1");
    threadLocal.get();
    threadLocal.remove();

以上的api就是ThreadLocal的主要api，主要就是这三个，一个是设置线程变量，一个是获取，最后是清空。ThreadLocal的泛型的类型就是所要存储对象的类型。set(“1”)执行以后就相当于在本线程中存在了一个存储着“1”这个字符串的一个变量，该变量只对本线程可见。

#### 二、ThreadLocal源码分析 ####

##### 1.set方法实现分析 #####

public void set(T value) { 
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

在set方法中首先获取到了当前的线程t，然后通过getMap方法将t传入获得了一个ThreadLocalMap。来看下getMap的代码：

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

最终返回了一个t中的变量threadLocals也就是说这个变量是属于线程Thread类的，因为t是当前线程对象。然后看下Thread中的这个变量的定义：

/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained * by the ThreadLocal class. */
    ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

默认是个null值，回到set方法，做了个map！=null的判断，因为初始化的时候这个map是个null所以会走else分支，执行 createMap(t, value)方法。在这个方法中最终创建了一个ThreadLocalMap并且赋值给threadLocals。在创建的时候传入了一个this作为key然后传入的值作为value，此时的this就是当前threadLocal对象。最终也就是创建了一个map并且map中的key为当前threadLocal对象，value为传入的数据。

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

然后看下ThreadLocalMap的构造方法，

/** * Construct a new map initially containing (firstKey, firstValue). * ThreadLocalMaps are constructed lazily, so we only create * one when we have at least one entry to put in it. */
    ThreadLocalMap(ThreadLocal firstKey, Object firstValue) { 
        table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
        int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);
        table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);
        size = 1;
        setThreshold(INITIAL_CAPACITY);
    }

会发现在其中创建了一个Entry数组，数组的大小为初始化容量16，如果点击进去会发现Entry类继承了一个虚引用。然后将key进行hash计算。最终执行了一个setThreshold方法扩大了threshold阈值。也就是将来这个参数作为扩容的标志，如果map的长度大于了总长度的三分之二就要进行扩容。至此形成了一个图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDIyNTYxMw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

图中左侧是虚拟机栈右侧是堆，左侧存放的是对象的引用，右侧是实际的对象开辟的内存空间，当创建了一个ThreadLocal对象以后，栈中的引用是强指向的关系，同时通过上边的分析得知，这个ThreadLocal对象也作为了ThreadLocalMap的key，然后ThreadLoacalMap的主要数据结构就是一个Entry数组，所以也就是Entry中的某个entry中的key指向了创建的ThreadLocal对象，由于entry继承了WeakReference类，同时将其key的指向改变成弱引用，也就是最终形成了key到ThreadLocal对象的引用变成了若引用指向。

在栈中还有一个当前线程对象的引用，它指向了堆中的线程对象，而真正的ThreadLocalMap正是存储在每个线程的threadLocals变量中，也就是threadLocals指向了这个map，也就印证了为什么实现了线程之间的隔离，就是因为这个map是放在每个线程之中的。

这样设置成虚引用的好处是什么？这是因为当方法执行结束以后，栈中的数据会随之弹栈，然后这时候栈中的引用也就不存在了，如果key到ThreadLocal对象是一个强引用那么此时ThreadLocal对象则不能被回收，但是此时如果线程还没有销毁，也就是线程的引用还存在着，那么ThreadLocalMap的也不会被回收，但是显然这个map不会被使用了，因为栈中的ThreadLocal的引用已消失，也就是获取不到key值了，所以随着这样的情况反复出现就会造成内存泄漏，而如果设置成弱引用就会尽量避免key值得内存泄漏，因为key是若引用指向了ThreadLocal对象所以在下次GC发生时就会回收掉ThreadLocal对象。但是这样也避免不了value得内存泄漏的发生，所以在阿里规约中约定必须要使用ThreadLocal中得remove方法进行map的移除操作。

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