防止任务在共享资源上产生冲突的一种方式是根除对变量的共享,使用线程的本地存储为使用相同变量的不同线程创建不同的存储。
下面是一个ThreadLocal的实例。这里我们使用了静态的全局变量 ThreadLocal
对象来保存 Integer
类型的值。 我们在不同的线程中将指定的数字传入到 threadLocal
中进行保存。然后,再将其读取出来:
private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<Integer>(); public static void main(String...args) { threadLocal.set(-1); ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool(); for (int i=0; i<5; i++) { final int ii = i; // i不能是final的,创建临时变量 executor.submit(new Runnable() { public void run() { threadLocal.set(ii); System.out.println(threadLocal.get()); } }); } executor.shutdown(); System.out.println(threadLocal.get()); } 复制代码
从程序的执行结果可以看出,每个线程都正确地读取出来了保存到ThreadLocal中的数据。
所以,我们总结一下 ThreadLocal
的作用就是,存储在 ThreadLocal
中的变量是线程安全的,每个线程只能读取出自己存储的值。
通常它的使用方式就是定义一个静态全局的 ThreadLocal
实例,然后每个线程使用它来读写只有自己会用到的数据。 比如,我们要为每个线程创建了一个数据库连接,并且该连接只允许该线程自己使用,那么可以将它存储在 ThreadLocal
中, 然后在用到的地方获取。
看了上面的例子,也许你会又以下一些问题:
带着上面的这些问题,我们来看下在JDK源码中 ThreadLocal
是如何实现的。
我们还是先从读取的操作来看。
以下是 ThreadLocal
中 set()
方法的代码:
public T get() { Thread t = Thread.currentThread(); // 1 ThreadLocalMap map = getMap(t); // 2 if (map != null) { // 3 ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this); // 4 if (e != null) { T result = (T) e.value; // 5 return result; } } return setInitialValue(); } 复制代码
这里首先会再步骤1中获取到当前线程的实例,然后在步骤2中通过 getMap()
方法,使用当前的线程的 ThreadLocalMap
。 这里的 ThreadLocalMap
的定义如下:
static class ThreadLocalMap { static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> { Object value; Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) { super(k); value = v; } } private Entry[] table; 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); } // ... } 复制代码
然后,我们看下 getMap()
方法的定义:
ThreadLocalMap getMap(Thread t) { return t.threadLocals; } 复制代码
也就是说实际上当我们调用 get()
方法的时候,会先获取当前线程中的 threadLocals
字段,该字段是 ThreadLocalMap
类型的。 然后,我们使用当前的 ThreadLocal
实例作为键来从哈希表中获取到一个 Entry
,而实际的值就保存再 Entry
的 value
字段中。
就像上面的 getEntry()
方法定义的那样,似乎这里的哈希表只是一个数组,那哈希冲突是怎么解决的呢? 实际上,我们知道通常解决哈希冲突有两种解决方式,一种是拉链法,一种是线性探测法。 前者在 HashMap
和 ConcurrentHashMap
中使用较多,而这里用到的其实就是线性探测法。 说白了就是将所有的值放在一个数组里面然后根据散列的结果到数组中取值,具体的实现方式可以看相关的数据结构知识点。
这里的关系是不是有点乱,我们来捋一下:
我们使用 ThreadLocal
存储的值实际是存储在 Thread
使用 ThreadLocalMap
当中的, 而这里的 ThreadLocal
实例值起到了一个哈希表的键的作用:
就像上图显示的那样,假如我们在线程 thread1
中调用了 threadLocal1
的 get()
方法, 首先会用 Thread.currentThread()
方法获取到 thread1
,然后获取到 thread1
的 threadLocals
实例, threadLocals
是一个 ThreadLocalMap
类型的哈希表。然后,我们再用 threadLocal1
作为键 来从 threadLocals
中获取到值 Entry
,并从 Entry
中取出存储的值并返回。
至此,我们已经了解了ThreadLocal的实现的原理,本来想看下 set()
方法的,但是到此已经基本真相大白了,所以也就没有继续下去的必要了。