ThreadLocal 源码解读

之前对于ThreadLocal的用法和原理都没有深入的理解，因此准备学习一番有关于ThreadLocal的知识。

ThreadLocal是什么？

它为线程提供了线程本地的变量，每个线程都保存有一个变量副本，使得同一个线程在任何时刻访问它的时候都是一致的。它的生命周期跟线程绑定在一起，线程结束生命周期，该变量副本也会被GC。简单说 threadlocal提供了一个线程隔离与线程绑定。通常定义为 private static 类型

主要变量及方法 ##

变量
- threadLocalHashCode

private final int threadLocalHashCode = nextHashCode();

通过此变量保证threadLocal的唯一性，并通过CAS操作更新，增量为 HASH_INCREMENT = 0x61c88647

方法

构造函数
- ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal<>();

set()

public void set(T value) {        // 获取当前线程        Thread t = Thread.currentThread();        ThreadLocalMap map = getMap(t);        if (map != null)            map.set(this, value);        else        // map为空则创建            createMap(t, value);    }    // thread 中保存实例成员变量tl    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {        return t.threadLocals;    }    void createMap(Thread t, T firstValue) {        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);    }

threadLocalMap
- Entry[] table // entry数组用于存储数据 Entry(ThreadLocal

private static int nextIndex(int i, int len) {            return ((i + 1 < len) ? i + 1 : 0);        }

cleanSomeSlots清理

get()

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.getEntry()
- hash以后如果是ThreadLocal对应的Entry就返回,没有找到就调用getEntryAfterMiss()线性探测寻找 return entry || null

remove()

public void remove() {        // 获取当前线程维护的threadlocalmap         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();                    // remove的时候同样也会调用expungeStaleEntry方法执行清理工作                    expungeStaleEntry(i);                    return;                }            }        }

小结

每个Thread里都含有一个ThreadLocalMap的成员变量，这种机制将ThreadLocal和线程巧妙地绑定在了一起，即可以保证无用的ThreadLocal被及时回收，不会造成内存泄露，又可以提升性能。

假如我们把ThreadLocalMap做成一个Map，那么它存储的东西将会非常多（相当于一张全局线程本地变量表），这样的情况下用线性探测法解决哈希冲突的问题效率会非常差。而JDK里的这种利用ThreadLocal作为key，再将ThreadLocalMap与线程相绑定的实现，完美地解决。

关于GC
- 无用 Entry 什么时候会被清理
  - 线程结束
  - 调用ThreadLocalMap的remove方法或set(null)时
  - 插入元素时，发现staled entry，则会进行替换并清理
  - 插入元素时，map大小达到阈值，并且没有任何staled entries的时候，会调用rehash方法清理并扩容

应用场景
- 实现单个线程单例以及单个线程上下文信息存储，比如交易id等
- 实现线程安全，非线程安全的对象使用ThreadLocal之后就会变得线程安全，因为每个线程都会有一个对应的实例
- 承载一些线程相关的数据，避免在方法中来回传递参数
- 在线程池中 Thread不关闭一般都会调用remove移除