ThreadLocal使用小细节

使用过的都知道ThreadLocal是一个线程的局部变量,JDK1.2开始就加入了此功能,确实为我们多线程编程带来方便。

当我们沉醉于欢喜之中,往往会带来一个致命的打击。这就是“戏“节。所以,接触任何事物的时候都必须知己知彼。

ThreadLocal一共有3个公共方法(构造方法除外):set,get,remove,也是我们最常用的方法,接下来一个个方法看看到底是怎么一回事。

set

    /**
     * Sets the current thread's copy of this thread-local variable
     * to the specified value.  Most subclasses will have no need to
     * override this method, relying solely on the {@link #initialValue}
     * method to set the values of thread-locals.
     *
     * @param value the value to be stored in the current thread's copy of
     *        this thread-local.
     */
    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

从方法上面的官方描述可知道,set方法是设置当前线程的本地局部变量方法。那么当前线程是如何存储这个局部变量的呢?继续看getMap方法。

    /**
     * Get the map associated with a ThreadLocal. Overridden in
     * InheritableThreadLocal.
     *
     * @param  t the current thread
     * @return the map
     */
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }

Thread类

    /* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
     * by the ThreadLocal class. */
    ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

线程类有一个ThreadLocalMap(ThreadLocal的一个静态内部类)属性,那就意味着每个线程实例都会有这个ThreadLocalMap变量,而这个ThreadLocalMap就是保存本地线程局部变量的一个容器,这个ThreadLocalMap是通过自己的一个内部类Entry数组保存变量的,如下所示:

        /**
         * The entries in this hash map extend WeakReference, using
         * its main ref field as the key (which is always a
         * ThreadLocal object).  Note that null keys (i.e. entry.get()
         * == null) mean that the key is no longer referenced, so the
         * entry can be expunged from table.  Such entries are referred to
         * as "stale entries" in the code that follows.
         */
        static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal> {
            /** The value associated with this ThreadLocal. */
            Object value;

            Entry(ThreadLocal k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }

而这个Entry数组的下标i是通过ThreadLocal的hash等算法(具体算法参考代码)得出,也就是说,一个线程实例有一个ThreadLocalMap,这个ThreadLocalMap可以保存多个对象,而这个ThreadLocalMap所对应的key就是ThreadLocal对象本身的一个hash算法值。所以,定了多个不同的ThreadLocal静态对象,从这些ThreadLocal对象获取的得到的线程局部变量是根据自身变量的hash值作为key从本地线程的ThreadLocalMap获取出值。

        /**
         * Set the value associated with key.
         *
         * @param key the thread local object
         * @param value the value to be set
         */
        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;
            int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);

            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;
                }
            }

            tab[i] = new Entry(key, value);
            int sz = ++size;
            if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
                rehash();
        }

get

从上面的set方法已经可以看出个大概,不过还是细节还是从代码捉起。

    /**
     * Returns the value in the current thread's copy of this
     * thread-local variable.  If the variable has no value for the
     * current thread, it is first initialized to the value returned
     * by an invocation of the {@link #initialValue} method.
     *
     * @return the current thread's value of this thread-local
     */
    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();
    }

首先也是通过本地线程获取ThreadLocalMap,再通过ThreadLocal作为key从这个ThreadLocalMap获取出内部类Entry,最后返回Entry的value,这个value就是当初set进去的对象。需要注意的是,如果获取的Entry为空,则直接返回空。

    /**
     * Variant of set() to establish initialValue. Used instead
     * of set() in case user has overridden the set() method.
     *
     * @return the initial value
     */
    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;
    }
    /**
     * Returns the current thread's "initial value" for this
     * thread-local variable.  This method will be invoked the first
     * time a thread accesses the variable with the {@link #get}
     * method, unless the thread previously invoked the {@link #set}
     * method, in which case the <tt>initialValue</tt> method will not
     * be invoked for the thread.  Normally, this method is invoked at
     * most once per thread, but it may be invoked again in case of
     * subsequent invocations of {@link #remove} followed by {@link #get}.
     *
     * <p>This implementation simply returns <tt>null</tt>; if the
     * programmer desires thread-local variables to have an initial
     * value other than <tt>null</tt>, <tt>ThreadLocal</tt> must be
     * subclassed, and this method overridden.  Typically, an
     * anonymous inner class will be used.
     *
     * @return the initial value for this thread-local
     */
    protected T initialValue() {
        return null;
    }

remove

    /**
     * Removes the current thread's value for this thread-local
     * variable.  If this thread-local variable is subsequently
     * {@linkplain #get read} by the current thread, its value will be
     * reinitialized by invoking its {@link #initialValue} method,
     * unless its value is {@linkplain #set set} by the current thread
     * in the interim.  This may result in multiple invocations of the
     * <tt>initialValue</tt> method in the current thread.
     *
     * @since 1.5
     */
     public void remove() {
         ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
         if (m != null)
             m.remove(this);
     }

源码可以看出同样是获取当前线程的ThreadLocalMap对象,在把ThreadLocal自己当key去移除Entry数组里面的值。

        /**
         * Remove the entry for key.
         */
        private void remove(ThreadLocal key) {
            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;
            int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
            for (Entry e = tab[i];
		 e != null;
		 e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
                if (e.get() == key) {
                    e.clear();
                    expungeStaleEntry(i);
                    return;
                }
            }
        }

总结

综上所述,ThreadLocal就是一个以自身对象为key把value(存储对象)存放到当前线程的ThreadLocalMap里面,而ThreadLocalMap就是一个数组结构的容器。但这里有三个地方需要特别注意的:

1、线程的堆栈大小是有上限的,具体看JVM的相关设置参数。如果对象过大或者ThreadLocal过多而导致当下线程的ThreadLocalMap所保存对象的总大小超过了线程堆栈大小,就会导致内存堆栈溢出。

2、本地线程的ThreadLocalMap里面的内部类Entry对象是一个弱引用对象,如上面截图所示。弱引用对象就意味着随时会被GC回收。可能导致返回对象为空。

3、在一些web应用项目上或者中间件服务器上会,会用到线程池,线程池就意味着线程的生命周期把握在线程池手上,一个线程可能会被使用N次再被销毁或者回收,那么就意味着线程实例里的ThreadLocalMap对象仍然存在,如果不对Map里面的Entry数组操作的话,里面的对象仍然不会改变,除非被GC回收。

时间: 2024-11-05 20:24:14

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