解决多线程间共享变量线程安全问题的大杀器——ThreadLocal(下)

简介: 解决多线程间共享变量线程安全问题的大杀器——ThreadLocal

2、Threadlocal 不支持继承性

首先看下下面代码:

public class TestThreadLocal {
    //(1)创建线程变量
    public static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();
    public static void main(String[] args) {
        //(2)赋值本地变量
        threadLocal.set("hello world");
        //(3)启动子线程
        new Thread(() -> {
            //(4)子线程输出线程变量的值
            System.out.println("thread:" + threadLocal.get());
        }).start();
        //(5)主线程输出线程变量的值
        System.out.println("main:" + threadLocal.get());
    }
}

输出结果如下:


20201104171149788.png


输出结果说明:同一个 ThreadLocal 变量在父线程中被设置值后,在子线程中是获取不到的。

原因是:子线程里面调用get方法时,Thread t = Thread.currentThread() 代码是获取当前线程,当前线程是子线程,而调用set方法给threadLocal赋值的线程是main,两者是不同的线程,故子线程调用get方法取得的threadLocal值为null,main线程调用get方法取得的threadLocal值为“hello world”。


有没有方法让子线程能够访问到父线程中的值?继续往下看啦。


3、lnheritableThreadLocal 类

为了解决让子线程能够访问到父线程中的值的问题,lnheritableThreadLocal 应运而生。lnheritableThreadLocal 继承自 ThreadLocal,并提供了一个新特性:让子线程可以访问在父线程中设置的本地变量值。先来看下lnheritableThreadLocal 的实现:


public class InheritableThreadLocal<T> extends ThreadLocal<T> {
    //(1)
    protected T childValue(T parentValue) {
        return parentValue;
    }
  //(2)
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
       return t.inheritableThreadLocals;
    }
  //(3)
    void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.inheritableThreadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }
}

通过查看 InheritableThreadLocal 的源码可知,lnheritableThreadLocal 继承了 ThreadLocal 类并重新了 childValue、getMap、createMap方法。


由(3)处代码可知,InheritableThreadLocal 重写了 createMap 方法,那么当第一次调用 InheritableThreadLocal 实例的set方法时,创建的就是当前线程的inheritableThreadLocals变量的实例而不再是threadLocals了。


由(2)处代码可知,InheritableThreadLocal 重写了 getMap 方法,那么调用InheritableThreadLocal 实例的get方法时,就是获取当前线程的inheritableThreadLocals变量的实例而不再是threadLocals。


那么(1)处代码是如何实现子线程可以访问在父线程中设置的本地变量值的?


这要从创建Thread的代码将起,打开Thread类的默认构造函数:

  public Thread(Runnable target) {
        init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
    }
  private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
                      long stackSize) {
        init(g, target, name, stackSize, null, true);
    }
    private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
                      long stackSize, AccessControlContext acc,
                      boolean inheritThreadLocals) {
        ......
        //(4)获取当前线程
        Thread parent = currentThread();
        ......
        //(5)如果父线程的inheritableThreadLocals 变量不为null
        if (parent.inheritableThreadLocals != null)
        //(6)设置子线程中的 inheritableThreadLocals 变量
            this.inheritableThreadLocals =
                ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
      ......
    }

由(4)处代码,获取了当前线程(main函数所在的线程,即父线程)


这里可能有同学会有疑问,这里获取到的当前线程为何是父线程?

想一下,当我们new Thread()的时候,是不是在main()方法里执行的,所以当前执行创建Thread代码的线程是main线程,所以(4)处代码中currentThread()方法获取到的就是父线程啦!


由(5)处代码,判断main线程里的inheritableThreadLocals 是否为null,不为null时,则执行代码(6)。


由(6)处代码,我们来看看createInheritedMap()方法:

  static ThreadLocalMap createInheritedMap(ThreadLocalMap parentMap) {
        return new ThreadLocalMap(parentMap);
    }

在createInheritedMap方法中,使用父线程的inheritableThreadLocals变量作为构造函数创建了一个新的ThreadLocalMap对象,由(6)处:

this.inheritableThreadLocals=ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);

知道将子线程的inheritableThreadLocals引用指向了这个新创建的ThreadLocalMap对象。


再看看 ThreadLocalMap(parentMap)构造函数:

  private ThreadLocalMap(ThreadLocalMap parentMap) {
            Entry[] parentTable = parentMap.table;
            int len = parentTable.length;
            setThreshold(len);
            table = new Entry[len];
            for (int j = 0; j < len; j++) {
                Entry e = parentTable[j];
                if (e != null) {
                    @SuppressWarnings("unchecked")
                    ThreadLocal<Object> key = (ThreadLocal<Object>) e.get();
                    if (key != null) {
                      //(7)调用了InheritableThreadLocal类重写的 childValue 方法
                        Object value = key.childValue(e.value);
                        Entry c = new Entry(key, value);
                        int h = key.threadLocalHashCode & (len - 1);
                        while (table[h] != null)
                            h = nextIndex(h, len);
                        table[h] = c;
                        size++;
                    }
                }
            }
        }

在构造函数中就是把父线程的inheritableThreadLocal变量的值复制到新的ThreadLocalMap对象中,(7)处代码实际上是调用了(1)处代码。


总结一下:InheritableThreadLocal实现子线程可以访问父线程的线程变量的实现原理如下:


InheritableThreadLocal通过重写createMap 和 getMap 方法让本地变量保存到了具体线程的inheritableThreadLocal变量中

线程通过调用inheritableThreadLocal实例的set或get方法时,就会创建当前线程的inheritableThreadLocal变量

当父线程创建子线程时,构造函数会把父线程中的inheritableThreadLocal变量里面的本地变量值复制一份保存到子线程的inheritableThreadLocal变量里

将最开始的代码作以下修改:

public class TestThreadLocal {
    //(1)创建线程变量
    public static InheritableThreadLocal<String> threadLocal = new InheritableThreadLocal<>();
    public static void main(String[] args) {
        //(2)赋值本地变量
        threadLocal.set("hello world");
        //(3)启动子线程
        new Thread(() -> {
            //(4)子线程输出线程变量的值
            System.out.println("thread:" + threadLocal.get());
        }).start();
        //(5)主线程输出线程变量的值
        System.out.println("main:" + threadLocal.get());
    }
}

结果就变成了:


20201104181039333.png


很多子线程需要使用父线程中的变量值的场景都可以使用InheritableThreadLocal,是不是很强大呢?


这期就到这里,ThreadLocal、InheritableThreadLocal在Java并发编程中的地位举足轻重,理解了它们的底层实现和应用场景,会让你的大厂面试更有加分项。你们的三连是我创作的最大动力,我们下期见。


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