ThreadLocal从源码到应用

最早接触到ThreadLocal是在阅读dianping的Cat-client,当时对它不是很理解,就搜索了一下,大概了解是一种解决线程安全问题的机制。现在再次阅读《实战java高并发程序设计》时,又重新对它有了更深一步的了解。

并发程序很重要的主题就是解决多线程安全的问题,最常见的处理办法就是引入锁的机制;但是锁使得各个线程对临界区的使用效率变差,于是有了一种新的思路,即每个线程独立管理某个变量,变量的修改在线程中时独立的。就好比,以前锁的机制是100个人签到,只有一个签字薄;而现在ThreadLocal是每个人一张纸。

不过上面的场景,只是threadLocal的一个应用场景。还有个例子,是在城市里面倒车。小明去上班要先做公交车在做地铁,如果每次坐车都买票,那么时间效率很差。于是小明办理了一张通用的公交卡,公交车和地铁都可以刷。而小蓝小红也有这样的公交卡,它们的公交卡彼此之间是独立的。这就是ThreadLocal的作用!

所以说,ThreadLocal并不是解决线程共享问题,而是为了解决单个线程内部变量的独立性和参数传递的问题。

那么它的原理时什么样的呢?

说白了,就是每个线程自己有一个Map,这个Map采用了线性探测法来存储变量。接下来主要阅读下代码吧:

public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();
    // 获取当前线程的localmap
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
        // 用当前的变量作为key查询对象
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    // 如果不存在的话,初始化变量
    return setInitialValue();
}

public void set(T value) {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    else
        createMap(t, value);
}

主要时那个getEntry方法:

private Entry getEntry(ThreadLocal<?> key) {
    // 通过当前key的hashcode与列表的长度做 &操作,判断存储的位置
    int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
    Entry e = table[i];
    if (e != null && e.get() == key)
        return e;
    else
        // 如果不存在的话,进入getEntryAfterMiss方法
        // 这种情况,可能是key被回收掉了;也可能是hash冲突了
        return getEntryAfterMiss(key, i, e);
}
private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal<?> key, int i, Entry e) {
            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;
// 这里是典型的线性地址探测法
            while (e != null) {
                ThreadLocal<?> k = e.get();
                if (k == key)
                    return e;
                if (k == null)
                    expungeStaleEntry(i);
                else
                    i = nextIndex(i, len);
                e = tab[i];
            }
            return null;
        }        

需要注意的是,ThreadLocal里面的内存结构是这样的:

由于key是弱引用,因此在gc的时候会被回收掉。所以entry中会包含key为null的值,那么这里会不会有内存泄漏呢?可以看一下expungeStaleEntry方法,在发现有value为null的时候,threadlocal会自动扫描其他的元素,看看有没有key为null的,如果有的话,一并移除。

如果为null,需要清理对应的value:

private int expungeStaleEntry(int staleSlot) {
    Entry[] tab = table;
    int len = tab.length;

    // expunge entry at staleSlot
    tab[staleSlot].value = null;
    tab[staleSlot] = null;
    size--;

    // Rehash until we encounter null
    Entry e;
    int i;
    for (i = nextIndex(staleSlot, len);
         (e = tab[i]) != null;
         i = nextIndex(i, len)) {
        ThreadLocal<?> k = e.get();
        if (k == null) {
            e.value = null;
            tab[i] = null;
            size--;
        } else {
            int h = k.threadLocalHashCode & (len - 1);
            if (h != i) {
                tab[i] = null;

                // Unlike Knuth 6.4 Algorithm R, we must scan until
                // null because multiple entries could have been stale.
                while (tab[h] != null)
                    h = nextIndex(h, len);
                tab[h] = e;
            }
        }
    }
    return i;
}

官方推荐使用private static修饰,跟Java大神聊了下,总结一下ThreadLocal为什么推荐这样使用:

  1. 推荐用private修饰,是不向外部其他的对象也能引用到,防止干扰垃圾回收
  2. 推荐使用static,我个人的理解是为了把对象存储到方法去(static修饰的变量会存储在方法区),这样虽然内部的Entry是弱引用,但由于变量在方法区,也不会在gc的时候被回收掉。<---个人理解哈,如有不对,还请指正

应用

在cat的代码中:

public class DefaultMessageManager extends ContainerHolder implements MessageManager, Initializable, LogEnabled {
    // we don't use static modifier since MessageManager is configured as singleton
    private ThreadLocal<Context> m_context = new ThreadLocal<Context>();

    // 每个线程拥有独立的上下文信息
    private Context getContext() {
        if (Cat.isInitialized()) {
            Context ctx = m_context.get();

            if (ctx != null) {
                return ctx;
            } else {
                if (m_domain != null) {
                    ctx = new Context(m_domain.getId(), m_hostName, m_domain.getIp());
                } else {
                    ctx = new Context("Unknown", m_hostName, "");
                }

                m_context.set(ctx);
                return ctx;
            }
        }

        return null;
    }

    @Override
    public void end(Transaction transaction) {
        Context ctx = getContext();

        if (ctx != null && transaction.isStandalone()) {
            if (ctx.end(this, transaction)) {
                m_context.remove();
            }
        }
    }

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

  • 使用DOM动态创建标签

    本文是参考《javascript Dom 编程艺术》第八章的内容所写,用到的知识点,就是关于创建平稳的web页面。 使用DOM方法:   getEleme...

    用户1154259
  • 圆排列问题-回溯法

    问题描述:     给定n个大小不等的圆 c1 c2 c3 c4 要将n个圆排进一个矩形框中,且要求底边相切。找出有最小长度的圆排列。     例如:当n=3,...

    用户1154259
  • 快捷键整理

    Eclipse 跳转到指定行:ctrl+l 1几个最重要的快捷键 代码助手:Ctrl+Space(简体中文操作系统是Alt+/) 快速修正:Ctrl+1 单词补...

    用户1154259
  • 使用Optional来减少null检查

    平常我们使用null检查在项目中简直太常见了,从数据库中查询到的数据可能不存在返回null,service中处理中发现不存在返回一个null,在互相调用的时候每...

    Dylan Liu
  • 获取ztree树的选中子菜单信息并且提交给后端

    前面写过,ztree实现一棵树的文章,https://www.jianshu.com/p/c2b919e91e91 现在要用ajax+json模拟交互效果

    祈澈菇凉
  • typeof最新原理解析

    我们都知道 typeof(null) === 'object',关于原因,在小黄书《你不知道的JavaScript》中有这么一段解释:

    Jean
  • Java函数式开发——优雅的Optional空指针处理

        在Java江湖流传着这样一个传说:直到真正了解了空指针异常,才能算一名合格的Java开发人员。在我们逼格闪闪的java码字符生涯中,每天都会遇到各种nu...

    随风溜达的向日葵
  • 死磕 java集合之LinkedTransferQueue源码分析

    (4)LinkedTransferQueue与SynchronousQueue有什么异同?

    彤哥
  • [代码优化]null校验的优美处理

    我们写java代码的时候,使用对象前,都会下意识先判断对象非null,这是防止NPE的无奈之举,毕竟入门写代码时都写过npe的代码。这么做真的好吗,每层方法中都...

    逝兮诚
  • 如何使用Java调用CM的API动态配置Yarn资源池

    用户在使用CDH集群大数据平台时会有需求在自己的统一管理平台上通过API接口能够动态的设置Yarn资源池,Cloudera Manager提供了丰富的API接口...

    Fayson

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券