ThreadLocal源碼分析

時間 2019-12-12

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咱們知道，進程是OS分配資源的最小單位，而線程是執行操做的最小單位並不享有資源。ThreadLocal實現了線程數據變量的本地存儲，每一個線程都存儲本身的變量，全部的線程都使用一樣的ThreadLocal<T>對象來存取變量，可是每一個線程在存取時看到的變量值是不一樣的，不會影響到其餘線程的變量，而且值能夠爲null。數組

整個實現架構圖以下：架構

一個線程能夠持有多個ThreadLocal對象，每一個ThreadLocal實例其實很輕量級，只保存hashCounter分配給它的hash值和自身的一個弱引用。存取時只要將values裏的obj數組複製當前方法的局部變量中操做就能夠了。併發

原來的JDK中，table是用map實現的；在1.7源碼中使用了object數組來存放<ThreadLocal,T>，如圖間隔存放了kv；這樣作避開了線程併發的鎖操做，大大加快了存取的速度。另外值得提一點的是，hashCounter每次分配給ThreadLocal對象的hash值都是偶數，這樣取得的index位置來存放ThreadLocal對象，index+1位置存放變量值，十分巧妙。this

ThreadLocal類結構以下，咱們接下來依次分析這些方法：spa

Values 靜態內部類，至關於一個全局變量，裏面維護了一個object數組，使每一個線程均可以訪問它。
public ThreadLocal() {}構造方法爲空
public T get() 返回了當前線程中存儲的變量值
protected T initialValue() 返回null，根據須要重寫該方法
public void set(T value) 設置當前線程中存儲的變量值
public void remove() 刪除當前線程中存儲的變量值
Values initializeValues(Thread current) 建立當前進程對應的values對象
Values values(Thread current) 獲取當前進程的values實例

介紹完了整個架構，咱們先不去看values這個靜態內部類，其實它維護了ThreadLocal到變量值的映射，一個hashtable而已，回頭再來看它。線程

先來看一眼完成當前線程變量值的get方法：設計

public T get() {
        // Optimized for the fast path.
        Thread currentThread = Thread.currentThread();//獲取到當前線程實例
        Values values = values(currentThread);//獲取到當前線程對應的values實例
        if (values != null) {
            Object[] table = values.table;
            int index = hash & values.mask;
            if (this.reference == table[index]) {
                return (T) table[index + 1];
            }
        } else {
            values = initializeValues(currentThread);//若是當前線程對應的values爲空，就新建一個
        }

        return (T) values.getAfterMiss(this);
    }

方法中，根據當前線程實例獲取到values，先來看看若是values爲空會如何？code

若是values爲空則對其初始化，調用initializeValues方法：對象

/**
     * Creates Values instance for this thread and variable type.
     */
    Values initializeValues(Thread current) {
        return current.localValues = new Values();//new一個values實例
    }

咱們來看一下Values的構造方法：blog

Values() {
            initializeTable(INITIAL_SIZE);//INITIAL_SIZE爲16
            this.size = 0;//table中存儲的鍵值對entry數目
            this.tombstones = 0;//廢棄的entry數目
        }

經過initializeTable方法來建立一個object數組，容量爲32，mask值爲0x1F。

private void initializeTable(int capacity) {
            this.table = new Object[capacity * 2];//經過給定的初始化容量建立table，一個obj數組
            this.mask = table.length - 1;//以前capacity規定必須爲2的冪，這裏length默認爲31,
            this.clean = 0;
            this.maximumLoad = capacity * 2 / 3; // 2/3 最大負載因子
        }

咱們從新回到get方法中，方法最後返回getAfterMiss(this),該方法將當前ThreadLocal傳入，並返回initialValue()定義的值，這個方法是能夠自定義重寫的。

若是values不爲空，咱們將副本table複製到當前方法變量中進行操做，因爲每一個ThreadLocal對象都有固定的hash值，因此不存在線程併發的問題。

ThreadLocal中其餘的操做方法也是這樣。操做完成後，咱們須要與Values中的數組交互，這裏就調用了put方法：

/**
         * Sets entry for given ThreadLocal to given value, creating an
         * entry if necessary.
         */
        void put(ThreadLocal<?> key, Object value) {
            cleanUp();//先清理了廢棄的元素

            // Keep track of first tombstone. That's where we want to go back
            // and add an entry if necessary.
            int firstTombstone = -1;

            for (int index = key.hash & mask;; index = next(index)) {
                Object k = table[index];

                if (k == key.reference) {
                    // Replace existing entry.
                    table[index + 1] = value;
                    return;
                }

                if (k == null) {
                    if (firstTombstone == -1) {
                        // Fill in null slot.
                        table[index] = key.reference;
                        table[index + 1] = value;
                        size++;
                        return;
                    }

                    // Go back and replace first tombstone.
                    table[firstTombstone] = key.reference;
                    table[firstTombstone + 1] = value;
                    tombstones--;
                    size++;
                    return;
                }

                // Remember first tombstone.
                if (firstTombstone == -1 && k == TOMBSTONE) {
                    firstTombstone = index;
                }
            }
        }