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通过查看ThreadLocal的源码进行简单理解

news 来源：原创 2024/5/20 8:02:13

为什么要使用ThreadLocal？

简单案例

ThreadLocal源码分析

断点跟踪

为什么要使用ThreadLocal？

在多线程下，如果同时修改公共变量可能会存在线程安全问题，JDK虽然提供了同步锁与Lock等方法给公共访问资源加锁，但在高并发的场景下，如果多个线程争抢一把锁会出现大量的锁等待时间，让系统的响应时间变慢。因此JDK又提供了新的思路，用空间换取时间也就是使用ThreadLocal。

简单案例

先进行一个简单案例

@SpringBootTest
public class TestThreadLocal {private ThreadLocal<String> local = new ThreadLocal<>();@Testpublic void test01() throws Exception {new Thread(()->{local.set("local_A");System.out.println(Thread.currentThread().getName());System.out.println(local.get());},"a").start();new Thread(()->{local.set("local_B");System.out.println(Thread.currentThread().getName());System.out.println(local.get());},"b").start();}
}

运行结果为如下

a
local_A
b
local_B

待会我们断点查看上述代码的运行过程，再次之前先来查看一下ThreadLocal源码。

ThreadLocal源码分析

首先给出ThreadLocal类中主要的代码如下

public class ThreadLocal<T> {public T get() {//获取当前线程Thread t = Thread.currentThread();//获取当前线程的成员变量ThreadLocalMap对象ThreadLocalMap map = getMap(t);if (map != null) {//根据threadLocal对象从map中获取Entry对象ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);if (e != null) {@SuppressWarnings("unchecked")//获取保存的数据T result = (T)e.value;return result;}}//如果没有进行set方法，那么执行该方法//初始化数据return setInitialValue();}private T setInitialValue() {//获取要初始化的数据，该方法需要自己重写实现T value = initialValue();//获取当前线程Thread t = Thread.currentThread();//获取当前线程的成员变量ThreadLocalMap对象ThreadLocalMap map = getMap(t);//如果map不为空if (map != null)//将初始值设置到map中，key是this，即threadLocal对象，value是初始值map.set(this, value);else//如果map为空，则需要创建新的map对象createMap(t, value);return value;}public void set(T value) {//获取当前线程Thread t = Thread.currentThread();//获取当前线程的成员变量ThreadLocalMap对象ThreadLocalMap map = getMap(t);//如果map不为空if (map != null)//将值设置到map中，key是this，即threadLocal对象，value是传入的value值map.set(this, value);else//如果map为空，则需要创建新的map对象createMap(t, value);}static class ThreadLocalMap {...}...
}

上面三个主要方法主要操作的是ThreadLocalMap对象，而ThreadLocalMap又是ThreadLocal的静态内部类。

主要的ThreadLocalMap的源码如下

static class ThreadLocalMap {//维护了一个静态内部类，用来存储主要的数据static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {Object value;Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {super(k);value = v;}}//存在一个Entry数组，该table对象中主要存放多个ThreadLocal与value的值private Entry[] table;...
}

ThreadLocalMap中又维护了一个内部类Entry，同时Entry类又继承了WeakReference（弱引用与ThreadLocal对象）。

在Thread类中维护了一个ThreadLocalMap类型的变量threadLocals。

因此ThreadLocal的整体结构大致如下

每一个set的数据都会被保存在Entry数组中。源码查看完毕，接下来我们断点跟踪上述案例。

断点跟踪

对set方法中进行断点查看，当线程a第一次执行set时，先获取ThreadLocalMap对象是否为空，如果为空，那么执行createMap方法，将当前线程与需要存储的值作为参数传递

在createMap中，只做了一件事，那就是创建一个对象并放入当前线程。

set方法查看完毕，接下来查看get方法做了什么事情

在get方法中，获取当前线程以及线程中的map对象，从对象中根据key获取存储的值并返回。如果没有执行过set方法，会执行setInitalValue()方法。

而在该方法中其实也只做了一件事，那就是初始化值。

    private T setInitialValue() {T value = initialValue();Thread t = Thread.currentThread();ThreadLocalMap map = getMap(t);if (map != null)map.set(this, value);elsecreateMap(t, value);return value;}

initialValue()默认直接返回null，需要我们自己重写实现，具体代码如下

@SpringBootTest
public class TestThreadLocal {private ThreadLocal<User> local = new ThreadLocal<User>(){@Overrideprotected User initialValue() {User user = new User("张三", 18);return user;}};@Testpublic void test03() throws Exception {new Thread(()->{User user = local.get();System.out.println(user.toString());}).start();}
}