ThreadLocal原理

Posted 2022-05-18 hequnwang10

定义

ThreadLocal是一个将在多线程中为每一个线程创建单独的变量副本的类; 当使用ThreadLocal来维护变量时, ThreadLocal会为每个线程创建单独的变量副本, 避免因多线程操作共享变量而导致的数据不一致的情况。（是一个线程内部的数据存储类，通过他可以指定线程中存储的数据，在读取的时候，只有指定的线程才可以读取到数据，对于其他线程来说是无法拿到数据的。）

package com.leetcode.meeting;

public class threadlocaltest 
    private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) 
        threadLocal.set(123);
        System.out.println("main:" + threadLocal.get());
        new Thread("thread1")
            @Override
            public void run() 
                threadLocal.set(456);
                System.out.println("thread1:"+threadLocal.get());
            
        .start();
        new Thread("thread2")
            @Override
            public void run() 
                System.out.println("thread2:"+threadLocal.get());
            
        .start();
    

输出：

main:123
thread1:456
thread2:null

虽然在不同线程访问的是同一个ThreadLocal对象，但是他们每个线程获取到的值是不一样的。

set()方法

public class ThreadLocal<T> 

    public void set(T value) 
        //拿到当前线程对象
        Thread t = Thread.currentThread();
        //通过getMap拿到ThreadLocalMap对象的实例，调用getMap()时传入当前线程的实例
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        //map不为空则存入数据，否则通过createMap创建一个对象
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    
    //通过传入的参数，拿到Thread中的threadLocals，
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) 
        return t.threadLocals;
    
    //这句话是Thread中的，写在这里是为了看起来方便
    //每创建一个Thread，都会创建一个ThradLocal.ThreadLocalMap 的引用，以便上面的getMap使用。
    ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
    
    //当通过当前线程获取的ThreadLocalMap为空时，就会创建一个他的对象，这个方法是从set中调用的。
    void createMap(Thread t, T firstValue) 
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    
    //这个就是 ThreadLocalMap的构造函数了。
    ThreadLocalMap(ThreadLocal<?> firstKey, Object firstValue) 
            //private Entry[] table;
            //private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
            //table 是Entry类型的数组
            table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
            //通过算法 得到对应的下标
            int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);
            //将数据存进数组
            table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);
            //数组长度加 1
            size = 1;
            //设置阈值
            setThreshold(INITIAL_CAPACITY);
        

总结一下ThreadLocal的set方法，进入方法后，他首先会获取当前线程的实例，然后通过getMap()方法去拿线程实例中的ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null，这个东西是写在Thread类中的。判断 如果为空，调用createMap 创建对象然后保存值，如果不为空，则直接保存值。当再次在这个线程中保存值得时候getMap()的值就不会为空了，则会直接保存。

get()方法

public class ThreadLocal<T> 
    public T get() 
        //
        Thread t = Thread.currentThread();
        //通过getMap拿到ThreadLocalMap对象的实例，调用getMap()时传入当前线程的引用
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        //不为null
        if (map != null) 
            //拿到保存的Entry对象
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            //如果不为空 则将拿到的值返回
            if (e != null) 
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            
        
        return setInitialValue();
    
    //拿到报错的Entry对象，在get方法中会调用此方法。
    private Entry getEntry(ThreadLocal<?> key) 
            //拿到下标
            int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
            //通过下标 拿到对象
            Entry e = table[i];
            //判断 满足条件则返回值，否则返回null
            if (e != null && e.get() == key)
                return e;
            else
                return getEntryAfterMiss(key, i, e);
    
    //如果get方法中的getMap方法返回null，或者拿到的值为null，则对当前线程进行初始化.
    //这个和set()方法基本一样，只不过他的Value一直是null。
    private T setInitialValue() 
        T value = initialValue();//始终返回null
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
        return value;
    

其实和set非常相似，都是先 拿到当前线程对象，然后在去通过getMap()方法拿到当前线程中的ThreadLocal.ThreadLocalMap 的引用，如果为空，则表示没有保存过数据，直接调用setInitiaValue()对向前线程进行初始化，然后返回null。如果不为空，则通过getEntry()方法拿到保存的对象，判断这个对象不为空 就拿到保存的Value然后返回，否则 就调用setInitiaValue()进行初始化，然后返回null。

总结：
他们操作的都是根据当前线程中的ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null 来判断当前线程有没有保存数据，如果保存了，就会在当前线程中产生一个ThreadLocalMap 的对象 。数据就会保存在这个对象 里面，如果 没有保存过数据，那么当前线程中的ThreadLocalMap 就会为空。他们对ThreadLocal 所做的读/写操作仅限于线程的内部。因此在不同线程中访问同一个ThreadLocal的 set 和 get 方法 所得到的值 也是不一样的。