ThreadLocal

ThreadLocal

ThreadLocal存储当前线程私有的数据

Thread类中有一个默认（包级别）访问权限的字段：ThreadLocals,它是ThreadLocalMap类型的。

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

ThreadLocalMap是ThreadLocal的静态内部类。key是弱引用

set操作

public void set(T value) {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        map.set(this, value);//以ThreadLocal对象为Key，value为值
    else
        createMap(t, value);
}

其中主要的操作：

1. 获取当前线程的ThreadLocalMap对象：ThreadLocalMap map = getMap(t);

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

2. 在map中设置当前的key和value,其实就是在table数组的对应位置放置一个Entry,这个位置是通过key的哈希值与数组长度取模确定的，如果发生冲突，就探测下一个位置。

   private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {
          Entry[] tab = table;
          int len = tab.length;
          int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);  
  	//如果这个位置已经存在Entry对象：
  		//1.如果存在的Key就是要set的key，那么更新对应的value值
  		//2.如果key==null,这是因为在Entry中弱引用的ThreadLocal已经被垃圾回收，但是还存在旧的value没有清理，需要替换旧的Entry
  		//否则，就采用开放地址法，探测下一个位置（源码其实就是i+1）：i = nextIndex(i, len)是否还是e!=null，进行下一轮循环，直到e==null
  	//如果不存在Entry对象，就新建Entry(key,value)
      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();
  }

3. 如果不存在ThreadLocalMap,就新建Map

   • ThreadLocalMap里面的table数组的负载因子是2/3，如果超过threshold,会先清理无用的Entry，如果还不够就两倍扩容

   private void setThreshold(int len) {
       threshold = len * 2 / 3;
   }
   

get操作

public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);\1.
    if (map != null) {
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);\2.
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;\3.
            return result;
        }
    }
    return setInitialValue();
}

其中的主要操作：

1. 获取当前线程对应的ThreadLocalMap:ThreadLocalMap map = getMap(t);

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

2. 根据ThreadLocalMap的getEntry（key）方法，以当前的ThreadLocal作为key获取Entry对象。在ThreadLocalMap类中有一个Entry类型的数组，数组每个位置都是Entry类型的数据，这里就是根据Key的哈希码与数组长度取模得到当前Key在数组中的位置，获取对应的Entry对象。

   private Entry getEntry(ThreadLocal<?> key) {
       int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
       Entry e = table[i];
       if (e != null && e.get() == key)
           return e;
       else
           return getEntryAfterMiss(key, i, e);
   }
   

3. Entry的value就是需要的值：T result = (T)e.value;

总结：

• Thread类中有ThreadLocalMap类型的属性ThreadLocals,而ThreadLocalMap是ThreadLocal的静态内部类，它内部有一个静态内部类Entry，继承于WeakReference,Entry里面的key就是弱引用的ThreadLocal对象，value是设定的值。有一个Entry类型的table数组用于存放所有线程对应的Entry，当前线程对应的Entry在数组中的位置是通过key的哈希值与数组长度取模确定的。set和get方法就是从table数组中合适的位置放入Entry或者是获取value。

弱引用问题：

每个Thread内部都维护一个ThreadLocalMap数据结构，Map的Key就是ThreadLocal，ThreadLocal内部存储实体结构Entry<ThreadLocal, T>继承自java.lan.ref.WeakReference，这样当ThreadLocal不再被引用时，因为弱引用机制原因，垃圾回收时，jvm会自动回收弱引用指向的实例内存，即其线程内部的ThreadLocalMap会释放其对ThreadLocal的引用回收ThreadLocal对象，而非整个Entry，所以线程变量中的值T对象还是在内存中存在的，所以内存泄漏的问题还没有完全解决。应该尽量用threadLocal.remove()来清除无用的Entry。