ThreadLocal 原始碼解讀

在正式讀**前先簡單介紹threadlocal的實現方式。每個執行緒都會有乙個threadlocalmap，只有在使用到threadlocal的時候才會初始化threadlocalmap。需要儲存的物件t會被放到entry裡面儲存在threadlocalmap的陣列中，entry是乙個鍵值對的資料結構，threadlocal例項為key，t為value。在使用的過程中，threadlocal會先找到當前執行緒的threadlocalmap，根據threadlocal的雜湊值找到儲存的位置執行get方法或者set方法。

下面我畫了一張圖來說明。threadlocal本身不是用來存放資料的，真正用來儲存的是執行緒內部的threadlocalmap，而threadlocal只是作為threadlocalmap中的key。

老樣子，還是由一段簡單的**開始深入原始碼

final threadlocalthreadlocal = new threadlocal<>();
threadlocal.set("你好");
log.d("mark", "mark_1:" + threadlocal.get());
new thread(new runnable() 
}).start();

05-31 16:58:30.878 19235-19235/com.newhongbin.lalala d/mark: mark_1:你好 05-31 16:58:30.879 19235-19626/com.newhongbin.lalala d/mark: mark_2:null 05-31 16:58:30.879 19235-19626/com.newhongbin.lalala d/mark: mark_3:很高興見到你

首先在主線程中建立threadlocal物件，並set「你好」，在主線程中get，可以看到取到的就是剛才set的字串；然後開啟乙個子執行緒，這時候子執行緒中還沒有set過，所以取出來的是null，在子執行緒set過之後，就能夠成功取出相應的字串了。雖然是同乙個threadlocal物件，但是在不同的執行緒中get到的資料是不一樣的。

順著set方法一**竟：

public void set(t value)

邏輯很簡單，取到當前執行緒的threadlocalmap，如果沒有初始化過，就呼叫createmap初始化。初始化過程就是呼叫threadlocalmap的其中乙個構造方法，我們來看看這個構造方法。

threadlocalmap(threadlocal firstkey, object firstvalue)

構造方法中會定義乙個entry陣列，陣列初始化容量為16，擴容因子為2/3，每次擴容為原來的2倍。entry是weakreference的子類，因此不會影響threadlocal物件的生命週期以及記憶體**。entry實現了鍵值對儲存的功能，當前threadlocal物件為key，需要儲存的物件為value。

static class entry extends weakreference
}

初始化完entry陣列之後，需要計算當前threadlocal的雜湊值(hashcode)，因為這裡是第乙個放入的entry，不可能會發生hash碰撞，所以計算完hashcode之後，就直接把entry放入陣列下標為hashcode的位置上。最後計算出下一次需要擴容的臨界值，即（陣列長度*2/3）。到此為止，第乙個值成功set。

那麼問題又來了：

1、如果乙個threadlocal在同乙個執行緒中多次set呢？

2、如果多個threadlocal在同乙個執行緒中的hashcode一樣怎麼辦呢？

ok，回到剛開始的set方法，如果threadlocalmap不為null的情況。

private void set(threadlocal key, object value) 
if (k == null) 
}//在空的位置上放入entry之前先判斷是否需要擴容
tab[i] = new entry(key, value);
int sz = ++size;
if (!cleansomeslots(i, sz) && sz >= threshold)
rehash();
}

set方法中關鍵的幾個步驟我都在原始碼中加了注釋，應該比較容易理解，這樣就能回答上面的兩個問題：

1、如果乙個threadlocal在同乙個執行緒中多次set呢？

直接覆蓋原有的值。

2、如果多個threadlocal在同乙個執行緒中的hashcode一樣怎麼辦呢？

如果發生碰撞的那個位置上的entry的threadlocal被**了，就放在碰撞的位置上；如果沒有被**，就尋找entry下乙個位置進行判斷，直到找到threadlocal被**的entry，或者空的位置，放入。

前面的set其實已經把threadlocal的基本實現方式全部梳理清楚了，所以接下來的get方法看起來會更容易些。

public t get() 
return setinitialvalue();
}

如果當前執行緒在get之前已經初始化過threadlocalmap，那麼就根據hashcode找到指定的entry，返回value。

如果當前執行緒在get之前還未初始化過threadlocalmap，那麼就返回setinitialvalue()。

private t setinitialvalue() 
protected t initialvalue()

setinitialvalue方法很簡單，定義乙個value指向null，如果threadlocalmap不為空，就插入value；如果threadlocalmap為空，先呼叫createmap初始化threadloaclmap，再插入value。最後返回的就是value。

前面分析完get和set差不多就理解threadlocal的實現原理了，當然實際的**還是比這更複雜一些的，threadlocalmap針對entry陣列還有清理方法，擦除方法，替換方法等，不過核心差不多，都是遍歷檢視entry的key有效性，做出相應的處理，我就不再把**展開了。但是可以看到這些方法裡面都會清除threadlocal已經無效的那個value，這裡面涉及到一些記憶體的問題，這裡也來分析一下。

前面說了threadlocal作為key是以弱引用的方式儲存在entry裡面的，一旦發生gc，key就被**了，那麼value就無法被訪問了，但是呢，value還有一條引用鏈，即「thread->threadlocalmap->entry->value」，所以value無法被**，卻也無法被訪問，導致記憶體的洩露。為了儘量減少這種情況，在get、set等方法裡面，都會去處理這一類key被**的entry。

藉著threadlocalmap也想聊聊擴容這個方法，一般的像hashmap、threadlocalmap等以鍵值對儲存的容器類都有乙個擴容方法，而且相似的是，容器的初始大小都是2^n，擴容也是2倍，這樣設定的作用是啥呢？

所有的物件都有hashcode，而且一般來說不同的物件hashcode也不同，值的分布會相對比較均勻。那麼來看看threadlocalmap計算儲存下標的演算法：

int i = key.threadlocalhashcode & (table.length - 1);

hashcode & (2^n-1)

假設n為4，即i = hashcode & 1111，只要hashcode在陣列容量以內不相同，計算的陣列下標i就不會相同。

換乙個情況，如果容量不為2^n，假設為17，i = hashcode & 10000，這種情況下當hashcode大於0小於16，得到的陣列下標i都是0，這樣的分布是不是想想就覺得可怕。

threadlocal的hashcode也很有意思，第一次類載入的時候會初始化乙個靜態的atomicinteger，後續每建立乙個threadlocal都會改變這個atomicinteger，這樣就能夠減少threadlocal的hashcode碰撞的概率。

如有不對，敬請指教。溜了溜了……

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ThreadLocal原始碼理解

ThreadLocal原始碼分析

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