ThreadLocal 笔记


  • 管理员


    作用

    ThreadLocal 不是用来解决共享对象访问的多线程访问问题,而是用于解决不同线程保持各自独立的一个对象。
    典型的问题就是:当一个单例 A 持有某个属性对象 a.b 时,如果 a.b 在多个方法里面使用,就有可能造成线程不安全,如果把 b 定义成 ThreadLocal<B> b 就可以避免以上问题。

    实现

    一、ThreadLocal

    实例方法:

    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;
    }
    void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }
    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null)
                return (T)e.value;
        }
        return setInitialValue();
    }
    

    set() 方法逻辑:
    获取当前线程对应的 ThreadLocalMap map;
    如果存在直接 map.set;
    否则 new ThreadLocalMap 给线程使用。

    由此可知,每个线程都有一个自己的 ThreadLocal.ThreadLocalMap 对象。

    get() 方法逻辑:
    获取当前线程对应的 ThreadLocalMap map;
    如果存在,且当前 ThreadLocal 实例对应的值不为空,返回 map 拿到的值;
    否则,设置前 ThreadLocal 实例默认值并返回。

    二、ThreadLocalMap

    ThreadLocalMap 构造函数:

    private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
    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);
    }
    

    第一点:INITIAL_CAPACITY 必须是 2 的 N 次幂,默认值为 16。

    为什么是 2 的 N 次幂值?

    ThreadLocalMap 类保存着一个 table 每一个 ThreadLocal 有自己的 threadLocalHashCode 值

    从 ThreadLocalMap table 里存 / 取值的时候会通过 threadLocalHashCode 值计算出一个 i,再通过 table[i] 得到 ThreadLocal 的值。
    如构造函数代码所示:

    int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);
    

    这是计算方法,这个过程实际上是一个取模的过程。

    举个例子

    十进制取模:26 % 16 = 10

    二进制取模:

      00011010 
    & 00001111
    = 00001010
    = 10
    

    所以,十进制的取模对于二进制,只需要使用公式 M & (C-1) 即可,这种与操作对于 CPU 运算效率很高。当然,一个大前提就是 C-1 的值转换为二进制时,低位部分要求全是 1 才行。所以要求 C 必须是 2 的 N 次幂。

    第二点:threadLocalHashCode

    看一下 ThreadLocal 这部分的代码:

    /**
     * ThreadLocals rely on per-thread linear-probe hash maps attached
     * to each thread (Thread.threadLocals and
     * inheritableThreadLocals).  The ThreadLocal objects act as keys,
     * searched via threadLocalHashCode.  This is a custom hash code
     * (useful only within ThreadLocalMaps) that eliminates collisions
     * in the common case where consecutively constructed ThreadLocals
     * are used by the same threads, while remaining well-behaved in
     * less common cases.
     */
    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() {
        return nextHashCode.getAndAdd(HASH_INCREMENT);
    }
    

    可以看出来,ThreadLocal 第一次 set 值的时候,threadLocalHashCode 得到的是 0,之后每次得到的数都是加了 0x61c88647。这算一个 16 进制表示的数,转换成十进制是:1640531527。

    为什么是这个数?

    本屌暂时还没搞懂~

    简单的总结一下 ThreadLocal:

    1、每一个 ThreadLocal 实例有一个自己的 threadLocalHashCode;
    2、每一个 Thread 有一个自己的 ThreadLocalMap threadLocals, threadLocals 的 key 是 ThreadLocal 实例,value 是 ThreadLocal 真是的实际保存的对象实例。
    3、ThreadLocalMap 使用 table 数组保存每一个 Entry(key-value)。
    4、ThreadLocalMap 计算 ThreadLocal 对应 table[i] 的 i 使用 threadLocalHashCode 取模获得。