关于java:JDK成长记11ThreadLocal-上

上一节你应该学习了thread的基本知识和源码原理，相熟了线程的利用场景。这一节来学习下和Thread相干的一个类，ThreadLocal。

什么是ThreadLocal？

<div class=”output_wrapper” id=”output_wrapper_id” style=”width:fit-content;font-size: 16px; color: rgb(62, 62, 62); line-height: 1.6; word-spacing: 0px; letter-spacing: 0px; font-family: ‘Helvetica Neue’, Helvetica, ‘Hiragino Sans GB’, ‘Microsoft YaHei’, Arial, sans-serif;”><h3 id=”hdddd” style=”width:fit-content;line-height: inherit; margin: 1.5em 0px; font-weight: bold; font-size: 1.3em; margin-bottom: 2em; margin-right: 5px; padding: 8px 15px; letter-spacing: 2px; background-image: linear-gradient(to right bottom, rgb(43,48,70), rgb(43,48,70)); background-color: rgb(63, 81, 181); color: rgb(255, 255, 255); border-left: 10px solid rgb(255,204,0); border-radius: 5px; text-shadow: rgb(102, 102, 102) 1px 1px 1px; box-shadow: rgb(102, 102, 102) 1px 1px 2px;”><span style=”font-size: inherit; color: inherit; line-height: inherit; margin: 0px; padding: 0px;”>什么是ThreadLocal？</span></h3></div>

字面意思是线程本地变量的意思。用一句话解释就是：线程本地的变量正本，属于每个线程本人独有的。

为什么说是变量正本呢？因为每个线程应用ThreadLocal设置本人的值，设置的值相互之间不受影响，然而应用的是同一个ThreadLocal对象。所以设置的每个变量，是给每个线程一个独有的变量正本。

你能够画一个图来了解下：

当你晓得了什么是ThreadLocal后，让咱们简略来应用一下它，看下他的应用成果。

Hello ThreadLocal

上面通过一段Hello ThreadLocal小程序，让你回顾下ThreadLocal的应用。假如有这么一个场景：

线程启动了2个线程，应用threadLocal设置了一个Loan对象，main线程也设置了本人的loan对象。线程2和main线程在设置前尝试拜访threadLocal中的数据。

代码实现如下：

public class HelloThreadLocal {

  private static ThreadLocal<Loan> threadLocal = new ThreadLocal<Loan>();

  public static void main(String[] args) {
    //线程1 应用threadLocal设置本人的变量正本
    new Thread(() -> {
      threadLocal.set(new Loan("zhangsan", "1000.00"));
      System.out.println("线程-1loan："+threadLocal.get());

    }).start();


    //线程2 应用threadLocal设置本人的变量正本
    new Thread(() -> {
   try {
        Thread.sleep(1 * 1000);
      } catch (InterruptedException e) {
     }

      HelloThreadLocal.Loan loan = threadLocal.get();
      System.out.println("线程-2loan："+loan);

      threadLocal.set(new Loan("lisi", "2000.00"));
      loan = threadLocal.get();
      System.out.println("线程-2loan："+loan);
    }).start();


    try {
      Thread.sleep(5 * 1000);
    } catch (InterruptedException e) {

    }

    System.out.println("main-线程loan："+threadLocal.get());
    threadLocal.set(new Loan("wangwu", "1000.00"));
    System.out.println("main-线程loan："+threadLocal.get());

  }

  @Data
  @AllArgsConstructor
  public static class Loan {

    private String name;

    private String amount;

  }

}

下面的代码输入后果如下：

线程-1loan：HelloThreadLocal.Loan(name=zhangsan, amount=1000.00)

线程-2loan：null

线程-2loan：HelloThreadLocal.Loan(name=lisi, amount=2000.00)

main-线程loan：null

main-线程loan：HelloThreadLocal.Loan(name=wangwu, amount=1000.00)

能够看出，每个线程无奈获取到其余线程设置的loan对象，哪怕是应用同一个ThreadLocal设置的。为什么会这样呢？其实就是因为每个线程的变量正本，ThreadLocal只是一个工具，操作了线程本地的变量正本而已。具体原理如下图所示：

ThreadLocal源码分析get办法脉络

置信你通过下面的例子，曾经了解ThreadLocal的作用了。它的底层是如何做到的呢？你须要剖析一下它的源码了。

这里咱们把栗子简化下，能够更好的剖析get、set办法的源码。简化HelloThreadLocal代码如下：

public class ThreadLocalGetMethod {

  private static ThreadLocal<Loan> threadLocal = new ThreadLocal<ThreadLocalGetMethod.Loan>();


  public static void main(String[] args) {
   //线程1
   new Thread(() -> {
     System.out.println("线程-1loan："+threadLocal.get()); //输入null
   }).start();

  }

 

  @Data
  @AllArgsConstructor
  public static class Loan {

   private String name;

   private String amount;

  }

}

依照下面的例子，你先new了一个ThreadLocal对象，所以须要看下ThreadLocal构造函数，做了什么事件没有，很显著什么都没做。

  public ThreadLocal() {

  }

之后线程1会间接执行了threadLocal.get操作。让咱们看下他的源码：

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();
 }

你能够看到，下面的get办法的脉络次要如下：

1. 获取以后线程的一个变量ThreadLocalMap

2. 如果map为空调用setInitialValue返回默认值，并创立map

3. 如果map非空获取entry中key的对应的value值

你能够先画一个图，之后再来别离看下每一步。threadLocal的get办法外围脉络如图所示：

ThreadLocal源码分析get办法细节

这个是总的脉络图，接下来看一下每一步的细节。

1、获取以后线程的一个变量ThreadLocalMap。

 public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    //临时省略
}

这两句代码第一句是获取到以后运行的线程对象，第二句获取了如下map，能够从正文看进去，理论就是获取了thread对象t的一个属性，这属性是一个ThreadLocalMap。代码如下：

  ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
    return t.threadLocals;
  }

不晓得各位还记得上一节的thread创立的场景么？当中有一些细节并没有讲，thread除了状态、名字、线程id以外，还有两个比拟要害的属性，threadLocals和inheritableThreadLocals。代码如下：

  public class Thread implements Runnable {
     //......(其余源码)
     /* 
     * ThreadLocal应用，以后线程的ThreadLocalMap，次要存储该线程本身的ThreadLocal
     */
     ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
   
     /*
      * InheritableThreadLocal应用，自父线程继承而来的ThreadLocalMap，
      * 次要用于父子线程间ThreadLocal变量的传递
      */
     ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;
    //......(其余源码)
   }

正文写的分明，一个用于是父子线程传递的变量正本Map，个别是InheritableThreadLocal才会应用，一个是本人线程变量正本Map个别ThreadLocal应用。

上一节还有一个细节我没有讲，inheritableThreadLocals这个变量在创立线程的时候调用init办法的时候会判断，如果父线程有值复制到子线程一份。代码如下：

/**
   * 初始化一个线程.此函数有两处调用，
   * 1、下面的 init()，不传AccessControlContext，inheritThreadLocals=true
   * 2、传递AccessControlContext，inheritThreadLocals=false
   */
  private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
    long stackSize, AccessControlContext acc,
    boolean inheritThreadLocals) {
    //......（其余代码）
    if (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null)
    this.inheritableThreadLocals = ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
    //......（其余代码）
}

inheritableThreadLocals这个变量的利用在申请跟踪，传递traceId的时候能够被用到。这里不做过多关注，外围还是关注threadLocals这个根本的线程变量正本。

你能够看下整个Map是什么？是一个ThreadLocalMap，它是ThreadLocal的外部类。所以你能够失去如下图所示论断：

回过头来再看下，这两行代码，十分要害的一点就是，尽管应用了ThreadLocal的get，然而操作的理论是以后线程的threadLocals本地变量正本的Map，这一点是很重要的。

 public T get() {

    Thread t = Thread.currentThread();

    ThreadLocalMap map = getMap(t);

    //临时省略

}

getMap办法执行实现后，流程如下图所示：

2、如果map为空，调用setInitialValue返回默认值，并创立map

因为以后线程的获取到正本变量map为null，所以会执行到setInitialValue这个分支，如下所示：

所以你要来看下setInitialValue的代码：

 private T setInitialValue() {
    T value = initialValue();
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
      map.set(this, value);
    else
      createMap(t, value);
    return value;
  }

你看完这个代码后，能够发现这个办法外围脉络做了两件事件，一个是初始化值，一个是创立map。

如下图所示：

首先下面第一句代码是调用了initialValue办法，从名字上看就是一个初始化的动作，能够看下它的源码，非常简单：

  protected T initialValue() {
    return null;
  }

默认返回null，能够通过重写这个办法或者一个匿名外部类（jdk1.8)来设置一个初始值。

这里我给出大家设置初始值的形式。

应用重写initialValue形式

  private static ThreadLocal<Loan> threadLocal =  new ThreadLocal<Loan>() {
    @Override public Loan initialValue() {
      return new Loan("默认值", "1000.00");
    }
  };

或者应用withInitial，匿名外部类

private static ThreadLocal<Loan> threadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> new Loan("默认值", "1000.00"));

setInitialValue执行到这里，逻辑很简略，如下：

接着进行了if判断，以后线程的本地变量正本threadLocals通过getMap获取到的必定默认是null，所以会执行创立Map如下图：

所以会创立map，执行如下代码

  void createMap(Thread t, T firstValue) {
    t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
  }
    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);
    }

下面这个创立map 的细节咱们不过来深刻了，ThreadLocalMap不是咱们要讲的重点，有趣味的同学能够看下他的源码，这里给出ThreadLocalMap外围点：

底层层是数组，默认大小16，默认扩容阈值10，扩容阈值计算形式：threshold = len * 2 / 3= 10
key是threadLocal，vlaue是ThreadLocal的泛型对象
寻址算法firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY – 1);
hash值算法：firstKey.threadLocalHashCode，底层是用了AtomicInteger和一个增量值HASH_INCREMENT，保障
Hash抵触应用凋谢寻址法（HashMap是单链表法）
凋谢寻址的外围是地位有元素了就换地位

这里value应该是为null，因为initialValue办法没有指定初始化值。

最初咱们回到get源码的脉络图。通过getMap()、setInitialValue()办法调用后，最终线程threadLocal.get()会输入null的值。如下所示：

好了，明天ThreadLocal就学习到这里，下一节咱们来摸索下：

ThreadLocal的set源码原理
JVM的中的强援用、弱援用、软援用、虚援用
弱援用在ThreadLocal的利用
ThreadLocal内存透露问题剖析
ThreadLocal利用场景举例

本文由博客一文多发平台 OpenWrite 公布！

关于java:JDK成长记11ThreadLocal-上

什么是ThreadLocal？

Hello ThreadLocal

ThreadLocal源码分析get办法脉络

ThreadLocal源码分析get办法细节

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