ThreadLocal
Don't forget, a person's greatest emotional need is to feel appreciated.
莫忘記，人類情感上最大的須要是感恩。java
在閱讀Handler源碼時發現了這麼一個東西，本想直混在其餘博客中一筆帶過，但仔細想了下這個東西仍是蠻重要的，因而開了這篇博客。android
ThreadLocal
threadlocal使用方法很簡單數組
static final ThreadLocal<T> sThreadLocal = new ThreadLocal<T>(); sThreadLocal.set() sThreadLocal.get()
threadlocal而是一個線程內部的存儲類，能夠在指定線程內存儲數據，數據存儲之後，只有指定線程能夠獲得存儲數據，官方解釋以下。數據結構
/** * This class provides thread-local variables. These variables differ from * their normal counterparts in that each thread that accesses one (via its * {@code get} or {@code set} method) has its own, independently initialized * copy of the variable. {@code ThreadLocal} instances are typically private * static fields in classes that wish to associate state with a thread (e.g., * a user ID or Transaction ID). */
大體意思就是ThreadLocal提供了線程內存儲變量的能力，這些變量不一樣之處在於每個線程讀取的變量是對應的互相獨立的。經過get和set方法就能夠獲得當前線程對應的值。多線程
作個不恰當的比喻，從表面上看ThreadLocal至關於維護了一個map，key就是當前的線程，value就是須要存儲的對象。app
這裏的這個比喻是不恰當的，其實是ThreadLocal的靜態內部類ThreadLocalMap爲每一個Thread都維護了一個數組table，ThreadLocal肯定了一個數組下標，而這個下標就是value存儲的對應位置。。ide
做爲一個存儲數據的類，關鍵點就在get和set方法。oop
//set 方法 public void set(T value) { //獲取當前線程 Thread t = Thread.currentThread(); //實際存儲的數據結構類型 ThreadLocalMap map = getMap(t); //若是存在map就直接set，沒有則建立map並set if (map != null) map.set(this, value); else createMap(t, value); } //getMap方法 ThreadLocalMap getMap(Thread t) { //thred中維護了一個ThreadLocalMap return t.threadLocals; } //createMap void createMap(Thread t, T firstValue) { //實例化一個新的ThreadLocalMap，並賦值給線程的成員變量threadLocals t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); }
從上面代碼能夠看出每一個線程持有一個ThreadLocalMap對象。每個新的線程Thread都會實例化一個ThreadLocalMap並賦值給成員變量threadLocals，使用時若已經存在threadLocals則直接使用已經存在的對象。this
Thread
/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained * by the ThreadLocal class. */ ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
Thread中關於ThreadLocalMap部分的相關聲明，接下來看一下createMap方法中的實例化過程。atom
ThreadLocalMap
set方法
//Entry爲ThreadLocalMap靜態內部類，對ThreadLocal的若引用 //同時讓ThreadLocal和儲值造成key-value的關係 static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> { /** The value associated with this ThreadLocal. */ Object value; Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) { super(k); value = v; } } //ThreadLocalMap構造方法 ThreadLocalMap(ThreadLocal<?> firstKey, Object firstValue) { //內部成員數組，INITIAL_CAPACITY值爲16的常量 table = new Entry[INITIAL_CAPACITY]; //位運算，結果與取模相同，計算出須要存放的位置 //threadLocalHashCode比較有趣 int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1); table[i] = new Entry(firstKey, firstValue); size = 1; setThreshold(INITIAL_CAPACITY); }
經過上面的代碼不難看出在實例化ThreadLocalMap時建立了一個長度爲16的Entry數組。經過hashCode與length位運算肯定出一個索引值i，這個i就是被存儲在table數組中的位置。
前面講過每一個線程Thread持有一個ThreadLocalMap類型的實例threadLocals，結合此處的構造方法能夠理解成每一個線程Thread都持有一個Entry型的數組table，而一切的讀取過程都是經過操做這個數組table完成的。
顯然table是set和get的焦點，在看具體的set和get方法前，先看下面這段代碼。
//在某一線程聲明瞭ABC三種類型的ThreadLocal ThreadLocal<A> sThreadLocalA = new ThreadLocal<A>(); ThreadLocal<B> sThreadLocalB = new ThreadLocal<B>(); ThreadLocal<C> sThreadLocalC = new ThreadLocal<C>();
由前面咱們知道對於一個Thread來講只有持有一個ThreadLocalMap，因此ABC對應同一個ThreadLocalMap對象。爲了管理ABC，因而將他們存儲在一個數組的不一樣位置，而這個數組就是上面提到的Entry型的數組table。
那麼問題來了，ABC在table中的位置是如何肯定的？爲了能正常夠正常的訪問對應的值，確定存在一種方法計算出肯定的索引值i，show me code。
//ThreadLocalMap中set方法。 private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) { // We don't use a fast path as with get() because it is at // least as common to use set() to create new entries as // it is to replace existing ones, in which case, a fast // path would fail more often than not. Entry[] tab = table; int len = tab.length; //獲取索引值，這個地方是比較特別的地方 int i = key.threadLocalHashCode & (len-1); //遍歷tab若是已經存在則更新值 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; } } //若是上面沒有遍歷成功則建立新值 tab[i] = new Entry(key, value); int sz = ++size; //知足條件數組擴容x2 if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold) rehash(); }
在ThreadLocalMap中的set方法與構造方法能看到如下代碼片斷。
int i = key.threadLocalHashCode & (len-1)-
int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1)
簡而言之就是將threadLocalHashCode進行一個位運算（取模）獲得索引i，threadLocalHashCode代碼以下。
//ThreadLocal中threadLocalHashCode相關代碼. private final int threadLocalHashCode = nextHashCode(); /** * The next hash code to be given out. Updated atomically. Starts at * zero. */ private static AtomicInteger nextHashCode = new AtomicInteger(); /** * The difference between successively generated hash codes - turns * implicit sequential thread-local IDs into near-optimally spread * multiplicative hash values for power-of-two-sized tables. */ private static final int HASH_INCREMENT = 0x61c88647; /** * Returns the next hash code. */ private static int nextHashCode() { //自增 return nextHashCode.getAndAdd(HASH_INCREMENT); }
由於static的緣由，在每次new ThreadLocal時由於threadLocalHashCode的初始化，會使threadLocalHashCode值自增一次，增量爲0x61c88647。
0x61c88647是斐波那契散列乘數,它的優勢是經過它散列(hash)出來的結果分佈會比較均勻，能夠很大程度上避免hash衝突，已初始容量16爲例，hash並與15位運算計算數組下標結果以下：
| hashCode | 數組下標 |
|---|---|
| 0x61c88647 | 7 |
| 0xc3910c8e | 14 |
| 0x255992d5 | 5 |
| 0x8722191c | 12 |
| 0xe8ea9f63 | 3 |
| 0x4ab325aa | 10 |
| 0xac7babf1 | 1 |
| 0xe443238 | 8 |
| 0x700cb87f | 15 |
總結以下：
- 對於某一ThreadLocal來說，他的索引值i是肯定的，在不一樣線程之間訪問時訪問的是不一樣的table數組的同一位置即都爲table[i]，只不過這個不一樣線程之間的table是獨立的。
- 對於同一線程的不一樣ThreadLocal來說，這些ThreadLocal實例共享一個table數組，而後每一個ThreadLocal實例在table中的索引i是不一樣的。
get()方法
//ThreadLocal中get方法 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(); } //ThreadLocalMap中getEntry方法 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); }
理解了set方法，get方法也就清楚明瞭，無非是經過計算出索引直接從數組對應位置讀取便可。
ThreadLocal實現主要涉及Thread，ThreadLocal，ThreadLocalMap這三個類。關於ThreadLocal的實現流程正如上面寫的那樣，實際代碼還有許多細節處理的部分並無在這裏寫出來。
ThreadLocal特性
ThreadLocal和Synchronized都是爲了解決多線程中相同變量的訪問衝突問題，不一樣的點是
- Synchronized是經過線程等待，犧牲時間來解決訪問衝突
- ThreadLocal是經過每一個線程單獨一份存儲空間，犧牲空間來解決衝突，而且相比於Synchronized，ThreadLocal具備線程隔離的效果，只有在線程內才能獲取到對應的值，線程外則不能訪問到想要的值。
正由於ThreadLocal的線程隔離特性，使他的應用場景相對來講更爲特殊一些。在android中Looper、ActivityThread以及AMS中都用到了ThreadLocal。當某些數據是以線程爲做用域而且不一樣線程具備不一樣的數據副本的時候，就能夠考慮採用ThreadLocal。