ThreadLocal到底是個什么東西?

Threads

大家在學習Android原代碼的時候,經常會看到ThreadLocal這個東西。這個東西日常開發的時候用的不多,有點點神秘。今天這篇文章就幫你揭開ThreadLocal的面紗,了解它的真相。


對ThreadLocal最簡單的理解

從使用者的角度,可以把ThreadLocal簡單看成是一個Map:Key的類型是Thread,Value是任意你想要保存的值。類似這樣:Map<Thread, Object>

可是,如果說ThreadLocal是個Map<Thread, Object>類型的話,那它提供的接口應該是這樣的:

void set(Object key, Object value)
Object get(Object key)

而實際上ThreadLocal的接口是這樣的:

void set(Object value)
Object get()

看到沒?和普通map的讀寫接口不一樣:ThreadLocal的讀寫接口里面并沒有傳key值!既然沒有傳key,那對于一個map來說,該如何讀寫value呢?

其實,ThreadLocal的這個map有點特殊,它不允許隨便傳一個Thread對象作為Key值來訪問,只能傳遞當前的線程對象。而當前的線程對象可以通過靜態方法Thread.currentThread();來獲得,所以就不用傳key這個參數了。

用代碼總結下剛才的邏輯:

public void set(Object value){
    Thread t = Thread.currentThread(); //獲得當前線程
    map.set(t, value); //以當前線程為key,設置value
}

public Object get(){
    Thread t = Thread.currentThread(); //獲得當前線程
    return map.get(t); //以當前線程為key,獲得value
}

以上只是對ThreadLocal最簡單的理解,如果你不追求實現細節的話,這基本也夠了,如果你想了解更多的話,請接著看下面的內容。


更深入一點了解ThreadLocal

在我們沒有閱讀ThreadLocal源碼的時候,我以為ThreadLocal一定是里面維護著一個map對象,保存著所有Thread對象和Value的值,如下圖所示:

我想象中的ThreadLocal的實現方式

可是,在我讀過源碼之后,才發現:我想錯了。

實際上,ThreadLocal本身并沒有存儲任何對象,所有的東西都存儲在Thread對象本身里!

首先,在Thread對象(注意,不是ThreadLocal!)里有個成員變量:

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

這個成員變量的類型是ThreadLocal.ThreadLocalMap,這是ThreadLocal的一個內部類,可以理解為一個簡單的HashMap(關于這個內部類的實現本篇就不詳細展開了,有興趣的同學可以看源碼),就是保存鍵值對的一個容器。

其實,所有set到ThreadLocal上的對象,實際都保存在當前Thread中的threadLocals成員變量里。

為了說的清楚,下面我用偽代碼的形式,寫一下ThreadLocal的Set()方法的核心邏輯:

public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread(); //先獲得當前線程
        if (t.threadLocals != null){ //判斷當前線程上的threadLocals成員是否為空
            t.threadLocals.set(this, value); //如果threadLocals不等于空,則set value,ThreadLocal對象作為key值。
        }else{
            t.threadLocals = new ThreadLocalMap(); //如果threadLocals為空,則創建之然后再set value。
            t.threadLocals.set(this, value); 
        }
    }

通過以上代碼大家應該都能看清楚,真正的value值是保存在Thread對象上的,同時,key值是ThreadLocal對象。

再看看get方法,依然是只有核心邏輯的偽代碼:

public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread(); //先獲得當前線程
        if (t.threadLocals != null) { //判斷當前線程上的threadLocals成員是否為空
            return (T)t.threadLocals.get(this); //不為空,則以ThreadLocal對象作為key值得到value,然后返回。
        }
        return setInitialValue(); //返回初始值
    }

理清了get和set方法,相信整個ThreadLocal的實現方式,大家應該都比較清楚了。

總之,ThreadLocal的存儲方式,大概是這個樣子:


ThreadLocal的存儲結構

為什么如此實現?

作者之所以這樣設計,我相信是經過了充分考慮的。我能想到的一點,就是考慮了對象的生命周期。

ThreadLocal要為每個線程維護value值,所以它的生命周期一般是長于線程對象生命周期的。一個長生命周期的對象維護一個短生命周期對象的引用,就有可能內存泄露,除非開發者要手動remove掉。

而把value存放在Thread上,一切就可以完美的解決。因為這個value對象是專門為Thread對象而存在的,所以value對象和Thread對象的生命周期應該完全一致。把value對象存放在Thread對象里,則不會有內存泄露的風險。雖然,Thread會維護一個ThreadLocal的引用(實際上是個弱引用),但是如前所說,一個短生命周期的對象維護長生命周期對象的引用,一般沒什么問題。

幾種對象生命周期長度比較

以上就是我對ThreadLocal的一些簡單理解,歡迎大家指正。

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