ThreadLocal的实现原理的分析介绍（附代码）
ThreadLocal，即线程局部变量，用来为每一个使用它的线程维护一个独立的变量副本。这种变量只在线程的生命周期内有效。并且与锁机制那种以时间换取空间的做法不同，ThreadLocal没有任何锁机制，它以空间换取时间的方式保证变量的线程安全。
本篇从源码方面分析ThreadLocal的实现原理。
先看一下ThreadLocal类图结构
SuppliedThreadLocal主要是JDK1.8用来扩展对Lambda表达式的支持，有兴趣的自行百度。
ThreadLocalMap是ThreadLocal的静态内部类，也是实际保存变量的类。
Entry是ThreadLocalMap的静态内部类。ThreadLocalMap持有一个Entry数组，以ThreadLocal为key，变量为value，封装一个Entry。
下面以一张图简要说明Thread，ThreadLocal，ThreadLocalMap和Entry的关系。
说明一下上图：
一个Thread拥有一个ThreadLocalMap对象
ThreadLocalMap拥有一个Entry数组
每个Entry都有k--v
Entry的key就是某个具体的ThreadLocal对象
下面分析主要方法。
1、set()
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
这里可以看出：一个Thread只拥有一个ThreadLocalMap对象；具体存值调用的是ThreadLocalMap的set()，传入的参数key就是当前ThreadLocal对象。
再看看ThreadLocalMap的set()方法：
private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
int i = key.threadLocalHashCode & (len-1); // 1
for (Entry e = tab[i]; // 2
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); // 3
int sz = ++size;
if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold) // 4
rehash();
}
通过key的hashCode与数组容量 -1 取模，计算数组index
从当前index开始遍历，清除key为null的无效Entry
将K-V封装为Entry，并放入数组
判断是否需要进行Entry数组扩容。threshold的值为数组容量的2/3。
看看扩容的resize()方法：
private void resize() {
Entry[] oldTab = table;
int oldLen = oldTab.length;
int newLen = oldLen * 2;
Entry[] newTab = new Entry[newLen];
int count = 0;
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 {
int h = k.threadLocalHashCode & (newLen - 1);
while (newTab[h] != null)
h = nextIndex(h, newLen);
newTab[h] = e;
count++;
}
}
}
setThreshold(newLen);
size = count;
table = newTab;
}
这里主要就是扩容为原先的2倍。然后遍历旧数组，根据新数组容量重新计算Entry在新数组中的位置。
2、get()
ThreadLocal的get()方法如下：
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();
}
ThreadLocalMap的getEntry()方法如下：
private Entry getEntry(ThreadLocal<?> key) {
int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1); // 1
Entry e = table[i];
if (e != null && e.get() == key) // 2
return e;
else
return getEntryAfterMiss(key, i, e); //3
}
private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal<?> key, int i, Entry e) {
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
while (e != null) { //4
ThreadLocal<?> k = e.get();
if (k == key)
return e;
if (k == null)
expungeStaleEntry(i);
else
i = nextIndex(i, len);
e = tab[i];
}
return null;
}
计算index
当前index上的Entry不为空且key相同，直接返回
否则去相邻index寻找
循环查找，发现无效key就清除。找到就结束循环。
3、remove()
public void remove() {
ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
if (m != null)
m.remove(this);
}
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;
}
}
}
处理方式和查找保存类似，删除对应Entry后都会去除key为null的无效元素。
注意
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {｝
ThreadLocal可能存在OOM问题。因为ThreadLocalMap是使用ThreadLocal的弱引用作为key的，发生GC时，key被回收，这样我们就无法访问key为null的value元素，如果value本身是较大的对象，那么线程一直不结束的话，value就一直无法得到回收。特别是在我们使用线程池时，线程是复用的，不会杀死线程，这样ThreadLocal弱引用被回收时，value不会被回收。
在使用ThreadLocal时，线程逻辑代码结束时，必须显示调用ThreadLocal.remove()方法。
以上就是ThreadLocal的实现原理的分析介绍（附代码）的详细内容，更多请关注其它相关文章！
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