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ThreadLocal原理与模拟

时间:2016-08-16 07:05:55      阅读:219      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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首先用一个程序模拟一下ThreadLocal:

public class ThreadLocal1 {
    private static Dictionary<Thread, Integer> map;

    public static void main(String[] args) {
        map = new Hashtable<Thread, Integer>();
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            new Thread(new Runnable() {

                public void run() {
                    int data = new Random().nextInt();
                    map.put(Thread.currentThread(), data);
                    System.out.println(Thread.currentThread() + ", data:"
                            + data);
                    new A().show();
                    new B().show();
                }
            }).start();
        }
    }

    static class A {
        public void show() {
            System.out.println(Thread.currentThread() + "调用A, data:" + map.get(Thread.currentThread()));
        }
    }

    static class B {
        public void show() {
            System.out.println(Thread.currentThread() + "调用B, data:" + map.get(Thread.currentThread()));
        }
    }
}

 

运行结果:

Thread[Thread-1,5,main], data:1170863694
Thread[Thread-0,5,main], data:1982496284
Thread[Thread-1,5,main]调用A, data:1170863694
Thread[Thread-0,5,main]调用A, data:1982496284
Thread[Thread-0,5,main]调用B, data:1982496284
Thread[Thread-1,5,main]调用B, data:1170863694

接着,使用ThreadLocal来写一个类似的例子:

public class ThreadLocal2 {

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            new Thread(new Runnable() {

                public void run() {
                    int data = new Random().nextInt(1000);
                    Student instance = Student.getInstance();
                    instance.setName(data + "");
                    instance.setAge(data);
                    System.out.println(Thread.currentThread() + ", name:"
                            + instance.getName() + ",age:" + instance.getAge());
                    new A().show();
                    new B().show();
                }
            }).start();
        }
    }

    static class A {
        public void show() {
            Student instance = Student.getInstance();
            System.out.println(Thread.currentThread() + "调用A, name:"
                    + instance.getName()+",age:"+instance.getAge());
        }
    }

    static class B {
        public void show() {
            Student instance = Student.getInstance();
            System.out.println(Thread.currentThread() + "调用B, name:"
                    + instance.getName()+",age:"+instance.getAge());
        }
    }
}

class Student {

    // private Student instance;
    private static ThreadLocal<Student> threadInstance = new ThreadLocal<Student>();

    private Student() {
    }

    public static Student getInstance() {
    
        Student instance = threadInstance.get();
        if (instance == null) {
            instance = new Student();
            threadInstance.set(instance);
        }
        return instance;
    }

    private String name;
    private int age;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

}

 

运行结果:

Thread[Thread-0,5,main], name:568,age:568
Thread[Thread-1,5,main], name:388,age:388
Thread[Thread-1,5,main]调用A, name:388,age:388
Thread[Thread-0,5,main]调用A, name:568,age:568
Thread[Thread-0,5,main]调用B, name:568,age:568
Thread[Thread-1,5,main]调用B, name:388,age:388

我们可以看到,以上程序中,当使用ThreadLocal维护变量时,ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本,所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本,而不会影响其它线程所对应的副本。

但这其中一共有两个问题值得思考:

1、每个线程的变量副本是存储在哪里的?

2、变量副本是怎么从共享的那个变量赋值出来的?源码中的threadlocal的初始值是什么时机设置的?

=====================================

最关键的问题是:ThreadLocal是怎么实现了多个线程之间每个线程一个变量副本的?它是如何实现共享变量的。

 

ThreadLocal提供了set和get访问器用来访问与当前线程相关联的线程局部变量。

 

可以从ThreadLocal的get函数中看出来,其中getmap函数是用t作为参数,这里t就是当前执行的线程。

 

从而得知,get函数就是从当前线程的threadlocalmap中取出当前线程对应的变量的副本【注意,变量是保存在线程中的,而不是保存在ThreadLocal变量中】当前线程中,有一个变量引用名字是threadLocals,这个引用是在ThreadLocal类中createmap函数内初始化的。每个线程都有一个这样的threadLocals引用的ThreadLocalMap,以ThreadLocal和ThreadLocal对象声明的变量类型作为参数。这样,我们所使用的ThreadLocal变量的实际数据,通过get函数取值的时候,就是通过取出Thread中threadLocals引用的map,然后从这个map中根据当前threadLocal作为参数,取出数据。现在,变量的副本从哪里取出来的(本文章提出的第一个问题)已经确认解决了。

 

【ThreadLocal整体上给我的感觉就是,一个包装类。声明了这个类的对象之后,每个线程的数据其实还是在自己线程内部通过threadLocals引用到的自己的数据。只是通过ThreadLocal访问这个数据而已】

 

=================================

 

那么还剩下第二个问题。变量副本是什么时候“复制”到threadlocal中的呢?这里“复制”两个字用的很不专业。准确的说,应该是,变量副本【每个线程中保存的那个map中的变量】是怎么声明和初始化的?

 

看下面set函数的源码:

 

技术分享

 

当线程中的threadlocalmap是null的时候,会调用createmap创建一个map。同时根据函数参数设置上初始值。也就是说,当前线程的threadlocalmap是在第一次调用set的时候创建map并且设置上相应的值的。

 

解释如下:

 

1、在代码中声明的ThreadLocal对象,实际上只有一个。

 

2、在每个线程中,都维护了一个threadlocals对象,在没有ThreadLocal变量的时候是null的。一旦在ThreadLocal的createMap函数中初始化之后,这个threadlocals就初始化了。以后每次那个ThreadLocal对象想要访问变量的时候,比如set函数和get函数,都是先通过getMap(t)函数,先将线程的map取出,然后再从这个在线程(Thread)中维护的map中取出数据【以当前threadlocal作为参数】。

 

到此,第二个问题也解决了。

 

技术分享

 

从这个函数中可以看出来,Thread中的threadlocals变量是在ThreadLocal对象中调用createMap函数来初始化的。其实在Thread的代码中可以搜搜看,是没有threadlocals这个变量的很多应用场景的。主要就是用在ThreadLocal中用来set和get函数中。

 

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那么上面的问题解决之后,又来了一个问题。不同的线程局部变量,比如说声明了n个(n>=2)这样的线程局部变量threadlocal,那么在Thread中的threadlocals中是怎么存储的呢?threadlocalmap中是怎么操作的?

 

在ThreadLocal的set函数中,可以看到,其中的map.set(this, value);把当前的threadlocal传入到map中作为键,也就是说,在不同的线程的threadlocals变量中,都会有一个以你所声明的那个线程局部变量threadlocal作为键的key-value。假设说声明了N个这样的线程局部变量变量,那么在线程的ThreadLocalMap中就会有n个分别以你的线程局部变量作为key的键值对。

 

———————————————————-

 

至此,所有的关于threadlocal的问题都已经解决了。

 

ThreadLocal原理与模拟

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原文地址:http://www.cnblogs.com/DarrenChan/p/5774929.html

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