Java源码解析系列-ThreadLocal(不看血亏)(下)

简介: Java源码解析系列-ThreadLocal(不看血亏)(下)

5.2 ThreadLocalMap#set

private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {
    // 新引用指向 table
    Entry[] tab = table;
    int len = tab.length;
    // 获取对应 ThreadLocal 在table 中的索引
    int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
    /**
     * 从该下标开始循环遍历
     * 1、如遇相同key,则直接替换value
     * 2、如果该key已经被回收失效,则替换该失效的key
     */
    for (Entry e = tab[i];
         e != null; 
         e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
        ThreadLocal<?> k = e.get();
        // 找到内存地址一样的 ThreadLocal,直接替换
        if (k == key) {
            e.value = value;
            return;
        }
        // 若 k 为 null,说明 ThreadLocal 被清理了,则替换当前失效的 k
        if (k == null) {
            replaceStaleEntry(key, value, i);
            return;
        }
    }
    // 找到空位,创建节点并插入
    tab[i] = new Entry(key, value);
    // table内元素size自增
    int sz = ++size;
    // 达到阈值(数组大小的三分之二)时,执行扩容
    if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
        rehash();
}

注意通过 hashCode 计算的索引位置 i 处如果已经有值了,会从 i 开始,通过 +1 不断的往后寻找,直到找到索引位置为空的地方,把当前 ThreadLocal 作为 key 放进去。

6 get

public T get() {
    // 获取当前线程
    Thread t = Thread.currentThread();
    // 获取当前线程对应的ThreadLocalMap
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    // 如果map不为空
    if (map != null) {
        // 取得当前ThreadLocal对象对应的Entry
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        // 如果不为空,读取当前 ThreadLocal 中保存的值
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    // 否则都执行 setInitialValue
    return setInitialValue();
}

setInitialValue

private T setInitialValue() {
    // 获取初始值,一般是子类重写
    T value = initialValue();
    // 获取当前线程
    Thread t = Thread.currentThread();
    // 获取当前线程对应的ThreadLocalMap
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    // 如果map不为null
    if (map != null)
        // 调用ThreadLocalMap的set方法进行赋值
        map.set(this, value);
    // 否则创建个ThreadLocalMap进行赋值
    else
        createMap(t, value);
    return value;
}

接着我们来看下

ThreadLocalMap#getEntry

// 得到当前 thradLocal 对应的值,值的类型是由 thradLocal 的泛型决定的
// 由于 thradLocalMap set 时解决数组索引位置冲突的逻辑,导致 thradLocalMap get 时的逻辑也是对应的
// 首先尝试根据 hashcode 取模数组大小-1 = 索引位置 i 寻找,找不到的话,自旋把 i+1,直到找到索引位置不为空为止
private Entry getEntry(ThreadLocal<?> key) {
    // 计算索引位置:ThreadLocal 的 hashCode 取模数组大小-1
    int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
    Entry e = table[i];
    // e 不为空,并且 e 的 ThreadLocal 的内存地址和 key 相同,直接返回,否则就是没有找到,继续通过 getEntryAfterMiss 方法找
    if (e != null && e.get() == key)
        return e;
    else
    // 这个取数据的逻辑,是因为 set 时数组索引位置冲突造成的  
        return getEntryAfterMiss(key, i, e);
}
// 自旋 i+1,直到找到为止
private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal<?> key, int i, Entry e) {
    Entry[] tab = table;
    int len = tab.length;
    // 在大量使用不同 key 的 ThreadLocal 时,其实还蛮耗性能的
    while (e != null) {
        ThreadLocal<?> k = e.get();
        // 内存地址一样,表示找到了
        if (k == key)
            return e;
        // 删除没用的 key
        if (k == null)
            expungeStaleEntry(i);
        // 继续使索引位置 + 1
        else
            i = nextIndex(i, len);
        e = tab[i];
    }
    return null;
}

6 扩容

ThreadLocalMap 中的 ThreadLocal 的个数超过阈值时,ThreadLocalMap 就要开始扩容了,我们一起来看下扩容的逻辑:

private void resize() {
    // 拿出旧的数组
    Entry[] oldTab = table;
    int oldLen = oldTab.length;
    // 新数组的大小为老数组的两倍
    int newLen = oldLen * 2;
    // 初始化新数组
    Entry[] newTab = new Entry[newLen];
    int count = 0;
    // 老数组的值拷贝到新数组上
    for (int j = 0; j < oldLen; ++j) {
        Entry e = oldTab[j];
        if (e != null) {
            ThreadLocal<?> k = e.get();
            if (k == null) {
                e.value = null; // Help the GC
            } else {
                // 计算 ThreadLocal 在新数组中的位置
                int h = k.threadLocalHashCode & (newLen - 1);
                // 如果索引 h 的位置值不为空,往后+1,直到找到值为空的索引位置
                while (newTab[h] != null)
                    h = nextIndex(h, newLen);
                // 给新数组赋值
                newTab[h] = e;
                count++;
            }
        }
    }
    // 给新数组初始化下次扩容阈值,为数组长度的三分之二
    setThreshold(newLen);
    size = count;
    table = newTab;
}

扩容时是绝对没有线程安全问题的,因为 ThreadLocalMap 是线程的一个属性,一个线程同一时刻只能对 ThreadLocalMap 进行操作,因为同一个线程执行业务逻辑必然是串行的,那么操作 ThreadLocalMap 必然也是串行的。


7 总结

我们在写中间件的时候经常会用到,比如说流程引擎中上下文的传递,调用链ID的传递等。


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