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深入浅出的学习Java ThreadLocal

转载 作者：qq735679552 更新时间：2022-09-29 22:32:09 28 4
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这篇CFSDN的博客文章深入浅出的学习Java ThreadLocal由作者收集整理，如果你对这篇文章有兴趣，记得点赞哟.

前言 。

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.

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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
}
  1. 在模块A中通过Parameter.init初始化。
  2. 在模块B或模块C中通过Parameter.get方法可以获得同一线程中模块A已经初始化的Parameter对象。

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:

深入浅出的学习Java ThreadLocal

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.

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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:

  • size：table中元素的数量。
  • threshold：table大小的2/3，当size >= threshold时，遍历table并删除key为null的元素，如果删除后size >= threshold*3/4时，需要对table进行扩容。

ThreadLocal.set() 实现 。

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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:

  1. 从当前线程Thread中获取ThreadLocalMap实例。
  2. ThreadLocal实例和value封装成Entry。

接下去看看Entry存入table数组如何实现的:

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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.

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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:

  • 如果k和当前ThreadLocal实例一致，则修改value值，返回。
  • 如果k为null，说明这个f已经是stale(陈旧的)的元素。调用replaceStaleEntry方法删除table中所有陈旧的元素（即entry的引用为null）并插入新元素，返回。
  • 否则通过nextIndex方法找到下一个元素f，继续进行步骤3。

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:

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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;
}
  1. 新建新的数组newTab，大小为原来的2倍。
  2. 复制table的元素到newTab，忽略陈旧的元素，假设table中的元素e需要复制到newTab的i位置，如果i位置存在元素，则找下一个空位置进行插入。

ThreadLocal.get() 实现 。

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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.

  1. 如果threadLocals不为null，则通过ThreadLocalMap.getEntry方法找到对应的entry，如果其引用和当前key一致，则直接返回，否则在table剩下的元素中继续匹配。
  2. 如果threadLocals为null，则通过setInitialValue方法初始化，并返回。
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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我！ 。

原文链接：http://www.cnblogs.com/houziwty/p/6392775.html 。

最后此篇关于深入浅出的学习Java ThreadLocal的文章就讲到这里了,如果你想了解更多关于深入浅出的学习Java ThreadLocal的内容请搜索CFSDN的文章或继续浏览相关文章，希望大家以后支持我的博客！ 。

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