java 浅谈ThreadLocal底层源码(通俗易懂)

简介: java ThreadLocal介绍及源码分析 通俗易懂!

目录

一、ThreadLocal类基本介绍

       1.概述 :

       2.作用及特定 :

二、ThreadLocal类源码解读

       1.代码准备 :

           1.1 图示

           1.2 数据对象

           1.3 测试类

           1.4 运行测试

       2.源码分析 :

           2.1 set方法解读

           2.2 get方法解读


一、ThreadLocal类基本介绍

       1.概述 :

       (1) ThreadLocal,本地线程变量,是Java中的一个类。ThreadLocal类提供了一种线程绑定机制,可以将状态与线程(Thread)关联起来。ThreadLocal类如下图所示 :

image.gif 编辑

       (2)每个线程都会有自己独立的一个ThreadLocal变量,该变量对其他线程而言是封闭且隔离的,因此对该变量的读写操作只会影响到当前执行线程的这个变量,而不会影响到其他线程的同名变量

       2.作用及特定 :

       (1) ThreadLocal可以实现在同一个线程数据共享,从而解决多线程数据安全问题。

       (2) 通过ThreadLocal类实例的set方法,可以为当前线程关联一个数据(变量,对象,数组)

       (3) 通过ThreadLocal类实例的get方法,可以像Map一样存取key-value键值对(其中key为当前线程),注意,显式的用法上与Map不相同

       (4) 每一个ThreadLocal对象,只能为当前线程关联一个数据,若想为当前线程关联多个数据,就需要使用到多个ThreadLocal实例

       (5) ThreadLocal实例往往定义为static类型。

       (6) ThreadLocal中保存的数据,会在线程销毁后自动释放


二、ThreadLocal类源码解读

       1.代码准备 :

           1.1 图示

               首先,我们要把代码打通,确保ThreadLocal对象可以在同一线程中实现数据共享。根据下图来定义所需要的测试类 :

image.gif编辑

               在T1类,T1Service类,以及T2DAO类中分别打印出当前线程的名字,以及放入到threadLocal1对象中的数据对象,对比三个类打印出的线程名字和数据对象是否相同,即可验证“ThreadLocal可以实现在同一个线程数据共享”。

           1.2 数据对象

               定义Apple类和Grape类用作测试的数据对象。

               Apple类代码如下 :

package threadlocal;
public class Apple {
}

image.gif

               Grape类代码如下 :

package threadlocal;
/**
 * @author : Cyan_RA9
 * @version : 21.0
 */
public class Grape {
}

image.gif

           1.3 测试类

              T1类代码如下 :

package threadlocal;
/**
 * @author : Cyan_RA9
 * @version : 21.0
 */
public class T1 {
    //定义一个静态的ThreadLocal对象
    public static ThreadLocal<Object> threadLocal1 = new ThreadLocal<>();
    public static void main(String[] args) {
        //在主线程中启动一个新的子线程
        new Thread(new Task()).start();
    }
    public static class Task implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("(Task)run方法,当前线程名 = " + Thread.currentThread().getName());
            Apple apple = new Apple();
            Grape grape = new Grape();
            //向threadLocal1对象中放入一个Apple对象
            System.out.println("(Task)run方法,放入的对象 = " + apple);
            threadLocal1.set(apple);
            new T1Service().test();
        }
    }
}

image.gif

               T1Service类代码如下 :

package threadlocal;
/**
 * @author : Cyan_RA9
 * @version : 21.0
 */
public class T1Service {
    public void test() {
        String name = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println("(T1Service)当前线程名 =  " + name);
        Object o = T1.threadLocal1.get();
        System.out.println("(T1Service)得到的对象o = " + o);
        new T2DAO().test();
    }
}

image.gif

               T2DAO类代码如下 :

package threadlocal;
/**
 * @author : Cyan_RA9
 * @version : 21.0
 */
public class T2DAO {
    public void test() {
        String name = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println("(T2DAO)当前线程名 = " + name);
        Object o = T1.threadLocal1.get();
        System.out.println("(T2DAO)得到的对象o = " + o);
    }
}

image.gif

           1.4 运行测试

               运行结果 :

image.gif编辑

       2.源码分析 :

           2.1 set方法解读

               set方法源码如下 :

public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            map.set(this, value);
        } else {
            createMap(t, value);
        }
    }

image.gif

               第一步,可以看到,set方法中首先就获取到了当前线程,而当前线程,就是调用set方法时——线程类run方法所在的那个线程;说明set方法和当前线程是关联的

               第二步通过当前线程对象获取到了ThreadLocalMap对象。此处的ThreadLocalMap,是ThreadLocal类的一个静态内部类。如下图所示 :

image.gif编辑

               注意,为什么是通过当前线程对象来获取ThreadLocalMap对象呢?

               因为当前线程持有自己的ThreadLocal对象(该对象调用了set方法),而ThreadLocalMap又是ThreadLocal的一个内部类.
               
继续,接着判断得到的map对象是否为空,如下图所示 :

image.gif编辑

               如果不为空,就将当前的ThreadLocal对象(this,即指在T1类中一开始调用set方法的ThreadLocal对象)和该对象调用set方法时放入的数据(value,此处是放入的Apple对象)。从这里也可以看出,如果同一个ThreadLocal对象再次调用set方法,会对存入的数据(value)进行替换——即"每一个ThreadLocal对象,只能为当前线程关联一个数据"。

               如果为空,就创建一个与当前线程对象关联的ThreadLocalMap对象,并将目标数据放入(value)。

               在set方法调用处设一个断点,进入Debug界面后可以看到当前线程对象名字,如下图所示 :

image.gif编辑

               在this对象中向下找,可以找到一个threadLocals属性,发现它就是ThreadLocalMap类型,如下图所示 :

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               我们也可以Thread类的源码中找到这个属性,如下图所示 :

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               而该属性下的table, 就是实际存放数据的地方(可以看到table是ThreadLocalMap的内部类Entry类型的数组)。当set方法执行完毕后,我们可以看到table数组中的Apple对象,如下图所示 :

image.gif编辑

               实际上,table就是线程用于管理ThreadLocal实例的容器

               而table数组中每个元素的referent属性(弱引用对象),也就是ThreadLocal对象,此处可以看到与之前一致,如下 :

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           2.2 get方法解读

               get方法源码如下 : (PS : 注意此处是泛型在方法上的应用,而不是自定义泛型方法)

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();
    }

image.gif

               第一步,和set方法一样,都是先得到当前的线程对象。为啥?因为只有得到了当前线程对象,才能找到它的属性threadLocals[ThreadLocal$ThreadLocalMap类型],继而找到该属性维护的table数组(ThreadLocal$ThreadLocalMap$Entry[]类型),然后根据当前线程持有的的ThreadLocal实例,找到数组中对应的Entry元素,继而拿到它的属性value(保存的数据)

               显然,get方法的源码中也的确是这么干的。通过当前线程对象拿到ThreadLocalMap对象,我们可以看一下getMap(t)的源码,如下图所示 :

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               之后,判断map对象是否为空,如果不为空,就根据当前持有的ThreadLocal实例去找table数组中对应的Entry元素。继续往下走 :

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               拿到对应的Entry元素后,还要进行判断,如果该元素的确是存在的(表明当前的ThreadLocal实例已经为当前线程绑定过数据[一个value]), 就取出该Entry元素的value属性,此处为Object类型的apple对象,然后返回。

               🆗,以上就是对ThreadLocal的一些浅显解读。感谢阅读!

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