ThreadLocal理解及使用

ThreadLocal理解及使用

threadlocal是一个线程内部的存储类，可以在指定线程内存储数据，数据存储以后，只有指定线程可以得到存储数据。

ThreadLocal

//set 方法
public void set(T value) {
      //获取当前线程
      Thread t = Thread.currentThread();
      //实际存储的数据结构类型
      ThreadLocalMap map = getMap(t);
      //如果存在map就直接set，没有则创建map并set
      if (map != null)
          map.set(this, value);
      else
          createMap(t, value);
  }
  
//getMap方法
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
      //thred中维护了一个ThreadLocalMap
      return t.threadLocals;
 }
 
//createMap
void createMap(Thread t, T firstValue) {
      //实例化一个新的ThreadLocalMap，并赋值给线程的成员变量threadLocals
      t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}

通过set方法可以看到 当前线程保存了一个ThreadLocalMap类型的threadLocals，已threadLocal为key存放了当前数据value.

//ThreadLocal中get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();
}
    
//ThreadLocalMap中getEntry方法
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);
   }

ThreadLocalMap

set方法

//Entry为ThreadLocalMap静态内部类，对ThreadLocal的若引用
//同时让ThreadLocal和储值形成key-value的关系
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
    /** The value associated with this ThreadLocal. */
    Object value;

    Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
           super(k);
            value = v;
    }
}

//ThreadLocalMap构造方法
ThreadLocalMap(ThreadLocal<?> firstKey, Object firstValue) {
        //内部成员数组，INITIAL_CAPACITY值为16的常量
        table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
        //位运算，结果与取模相同，计算出需要存放的位置
        //threadLocalHashCode比较有趣
        int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);
        table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);
        size = 1;
        setThreshold(INITIAL_CAPACITY);
}

每个线程Thread持有一个ThreadLocalMap类型的实例threadLocals，结合此处的构造方法可以理解成每个线程Thread都持有一个Entry型的数组table，而一切的读取过程都是通过操作这个数组table完成的。

Entry是一个弱引用，threadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作为key，如果一个ThreadLocal不存在外部强引用时，Key(ThreadLocal)势必会被GC回收，这样就会导致ThreadLocalMap中key为null， 而value还存在着强引用，只有thead线程退出以后,value的强引用链条才会断掉。比如线程池的存在会导致内存泄露。

当ThreadLocalMap的key为弱引用回收ThreadLocal时，由于ThreadLocalMap持有ThreadLocal的弱引用，即使没有手动删除，ThreadLocal也会被回收。当key为null，在下一次ThreadLocalMap调用set(),get()，remove()方法的时候会被清除value值。

Remove（）方法

private void remove(ThreadLocal<?> key) {
    //使用hash方式，计算当前ThreadLocal变量所在table数组位置
    Entry[] tab = table;
    int len = tab.length;
    int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
    //再次循环判断是否在为ThreadLocal变量所在table数组位置
    for (Entry e = tab[i];
         e != null;
         e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
        if (e.get() == key) {
            //调用WeakReference的clear方法清除对ThreadLocal的弱引用
            e.clear();
            //清理key为null的元素
            expungeStaleEntry(i);
            return;
        }
    }

ThreadLocalMap的set方法，当key为null时清除value.

if (k == null) {
  replaceStaleEntry(key, value, i);
  return;
}

private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {

    // We don't use a fast path as with get() because it is at
    // least as common to use set() to create new entries as
    // it is to replace existing ones, in which case, a fast
    // path would fail more often than not.

    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)]) {
        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();
}

避免内存泄露的方法：每次使用完ThreadLocal都调用它的remove()方法清除数据。

ThreadLocal的使用场景

最常见的场景是在拦截器interceptor解析用户信息，并将用户信息放入到ThreadLocal中。

public class UserContext {
  private static ThreadLocal<User> localUser = ThreadLocal.withInitial(() -> {
    return new User();
  });


  public static void setUser(User user) {
    localUser.set(user);
  }

  public static User getUser() {
    return localUser.get();
  }

Spring中的RequestContextHolder就是使用了TreadLocal存放信息。

基于Session的会话管理也用到了TreadLoca，如shiro的 subject 内部用到了Treadlocal。