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源码 之 ThreadLocal

源码 之 ThreadLocal

作者: 维特无忧堡 | 来源:发表于2018-08-14 23:50 被阅读0次

    大家都用过ThreadLocal吧,这是一个线程安全的变量,通常我们为了线程隔离或者传值方便,就使用了ThreadLocal,那么ThreadLocal为什么是线程隔离的呢?今天我们可以带着源码一起解读一下,其实很简单的

    用法

    首先定义一个int类型的ThreadLocal

    ThreadLocal<Integer> local = new ThreadLocal<>();

    使用set对其进行赋值

    local.set(10);

    在任何地方都可以使用get获取到值

    local.get();

    多线程下会为每一个线程都保留独自的变量,所以线程之间互不感染,那么怎么实现的呢?

    源码

      我先说一下整体的操作吧,首先要有个大概的印象:每个线程对象中都维护了一个ThreadLocalMap对象,对象里面包含一个Entry数组,存储着key和value,key是ThreadLocal类型的,value就是我们需要的这个这个变量,我们使用set的时候就是加入到这个Entry数组,get操作就是从Entry数组里面取出来。

      因为每个线程都有各自的ThreadLocalMap,所以是线程隔离的

      好的,说完了,那现在开始看源码吧!

    set

     public void set(T value) {
            Thread t = Thread.currentThread(); //获取当前线程
            ThreadLocalMap map = getMap(t);//从当前线程对象中取出map
            if (map != null)
                map.set(this, value);    //把value插入到map中
            else
                createMap(t, value);
        }
    

      首先我们应该找到当前线程变量,然后使用getMap找到对应的ThreadLocalMap,那个getMap是怎么操作的呢?实际上Thread类有个属性就是threadLocals,我们直接把它取出来就行了,第一次threadLocals肯定是null,所以执行了createMap操作,之后每次都是 map.set(this, value)插入到map中。

    ThreadLocalMap

    这是一个静态内部类,里面有个Entry数据,就是我之前提到的,存放key和value的

     static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
                /** The value associated with this ThreadLocal. */
                Object value;
    
                Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
                    super(k);
                    value = v;
                }
            }
    

      有的人可能会比较好奇,为什么要定义成弱引用,这我等下再将。我们可以着重看一下set方法,看它是如何插入到这个Entry数组的

    ThreadLocalMap.set

    private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {
                Entry[] tab = table;
                int len = tab.length;
                int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);  //算hash值,这里和HashMap的思想一样,为了分布均匀,len一般都是2的倍数
    
                for (Entry e = tab[i];
                     e != null;
                     e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
                    ThreadLocal<?> k = e.get();  //存在冲突的情况,找下一个
    
                    if (k == key) {            //key相同就覆盖
                        e.value = value;
                        return;
                    }
    
                    if (k == null) {        //key 被gc回收了,这个位置相当于没用了,直接覆盖使用
                        replaceStaleEntry(key, value, i);
                        return;
                    }
                }
                tab[i] = new Entry(key, value);
                int sz = ++size;
                if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
                    rehash();  //超过阈值,扩容
            }
    

      因为这是一个Entry数组,不像hashmap一样还有链表解决冲突问题,所以这里如果产生hash冲突的话就挨个往下找,直到找到一个为止。

    我们可能会比较疑惑k 为什么会有等于null的情况,其实是这样的,如果外部的强引用没有了,当jvm启动gc的时候 key就会被回收,因为key是弱引用。

    set操作说完了,大家都应该理解了吧,接下来就是get操作,这其实没什么好讲的,和set一模一样

    get

     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();
        }
    

    获取当前线程的map,如果map为空就返回null,不为空就从ThreadLocalMap 的Entry数组中get,有兴趣的可以自己去看一看,没什么好说的。

    接下来我就说一下Entry为什么要继承WeakReference<ThreadLocal<?>>

    内存泄漏问题

      假设你不定义成弱引用,直接用强引用,当ThreadLocal被赋值为null后,你这里还设置了对ThreadLocal的强引用,就会导致ThreadLocal无法被回收,间接的可能导致外层的也不能被回收,引起连锁反应,例如如果在Android的activity中,那个就会导致activity也无法回收,就会导致内存泄漏。

      那么是不是像它这样写就不会造成泄漏呢?不是的,我们可以看到源码,只有key被保存到了WeakReference对象中,但value没有。

      ThreadLocal在没有外部强引用时,发生GC时会被回收,如果创建ThreadLocal的线程一直持续运行,那么这个Entry对象中的value就有可能一直得不到回收,发生内存泄露

      所以说怎么解决这个问题呢?每次使用完ThreadLocal之后要记得remove一下,养成一个好的习惯

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