Android 线程本地变量<一> ThreadLocal源码解析

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注：基于Android 6.0（API 23）源码

为保证多个线程对共享变量的安全访问，通常会使用synchronized来保证同一时刻只有一个线程对共享变量进行操作。这种情况下可以将类变量放到ThreadLocal类型的对象中，使变量在每个线程中都有独立拷贝，不会出现一个线程读取变量时而被另一个线程修改的现象

ThreadLocal定义和作用

1. 什么是ThreadLocal ?

JDK 1.6文档是这样定义的:

该类提供了线程局部 (thread-local) 变量。这些变量不同于它们的普通对应物，因为访问某个变量（通过其 get 或 set 方法）的每个线程都有自己的局部变量，它独立于变量的初始化副本。ThreadLocal 实例通常是类中的 private static 字段，它们希望将状态与某一个线程（例如，用户 ID 或事务 ID）相关联

每个线程都保持对其线程局部变量副本的隐式引用，只要线程是活动的并且 ThreadLocal 实例是可访问的；在线程消失之后，其线程局部实例的所有副本都会被垃圾回收（除非存在对这些副本的其他引用）。

2. ThreadLocal的作用
每个线程都有自己的局部变量,一个线程的本地变量对其他线程是不可见的,ThreadLocal 不是用于解决共享变量的问题的，不是为了协调线程同步而存在，而是为了方便每个线程处理自己的状态而引入的一个机制

ThreadLocal代码使用

同时开辟四个线程，操作一个数据

用Map存储的时候，线程并发访问，数据都不同

    private static Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();    private static void test2() {        for (int i = 0; i < 4; i++) {            new Thread(new Runnable() {                @Override                public void run() {                    int n = 0;                    if (map.get(0) != null) {                        n = map.get(0);                    }                    for (int j = 0; j < 5; j++) {                        n++;                    }                    map.put(0, n);                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + map.get(0));                }            }, "Thread-Map-" + i).start();        }    }

运行结果

Thread-Map-1–>5
Thread-Map-2–>10
Thread-Map-0–>15
Thread-Map-3–>20

用ThreadLocal存储数据，每个数据都是独立的，线程之间没有任何干扰

 private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<>();    private static void test() {        for (int i = 0; i < 4; i++) {            new Thread(new Runnable() {                @Override                public void run() {                    int n = 0;                    if (threadLocal.get() != null) {                        n = threadLocal.get();                    }                    for (int j = 0; j < 5; j++) {                        n++;                    }                    threadLocal.set(n);                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + threadLocal.get());                }            }, "Thread-" + i).start();        }    }

运行结果

Thread-1–>5
Thread-0–>5
Thread-2–>5
Thread-3–>5

那么ThreadLocal是如何关联线程的呢？可以看一看源码

ThreadLocal源码解析

注意：在Android中，ThreadLocal像是对原来的Java中的ThreadLcal做了优化的实现

1. ThreadLocal的结构

可以直观地看到在android中ThreadLocal类提供了一些方法和一个静态内部类Values,其中Values主要是用来保存线程的变量的一个类，它相当于一个容器，存储保存进来的变量

2. ThreadLocal的内部实现
成员变量

    /** Weak reference to this thread local instance. */    private final Reference<ThreadLocal<T>> reference= new WeakReference<ThreadLocal<T>>(this);

通过弱引用存储ThreadLocal本身，主要是防止线程自身所带的数据都无法释放，避免OOM

private static AtomicInteger hashCounter = new AtomicInteger(0);private final int hash = hashCounter.getAndAdd(0x61c88647 * 2);

hashCounter是线程安全的加减操作，getAndSet(int newValue)取当前的值，并设置新的值；而0x61c88647 * 2作用是:在Value存在数据的主要存储数组table上,而table被设计为下标为0,2,4…2n的位置存放key，而1,3,5…(2n +1 )的位置存放value,`0x61c88647 * 2保证了其二进制中最低位为0，也就是在计算key的下标时，一定是偶数位

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方法
- public T get()：返回此线程局部变量的当前线程副本中的值

    public T get() {        // Optimized for the fast path.        // 获取当前线程        Thread currentThread = Thread.currentThread();        // 获取当前线程的Value实例        Values values = values(currentThread);        if (values != null) {            Object[] table = values.table;            // 如果键值的key的索引为index，则所对应到的value索引为index+1.             // 由此分析可知 hash&values.mask 获取的就是key的索引值            int index = hash & values.mask;            if (this.reference == table[index]) {                return (T) table[index + 1];            }        } else {            // 如果当前Value实例为空，则创建一个Value实例            values = initializeValues(currentThread);        }        return (T) values.getAfterMiss(this);    }

可以看出get()是通过value.table这个数组通过索引值来找到值得，

initializeValues(currentThread)主要是直接new出一个新的Values对象

   Values initializeValues(Thread current) {        return current.localValues = new Values();    }

• protected T initialValue() 返回此线程局部变量的当前线程的“初始值”。

  protected T initialValue() {        return null;    }

也就是默认值为Null,当没有设置数据的时候，调用get()的时候，就返回Null;可以在创建ThreadLocal的时候复写initialValue()方法可以定义初始值

• public void set(T value) 将此线程局部变量的当前线程副本中的值设置为指定值.

    public void set(T value) {         // 获取当前线程        Thread currentThread = Thread.currentThread();        // 获取当前线程的Value实例        Values values = values(currentThread);        if (values == null) {            values = initializeValues(currentThread);        }        // 将数据设置到Value中        values.put(this, value);    }

• public void remove() 移除此线程局部变量当前线程的值。
• Values values(Thread current) 通过线程获取Values对象。

Values内部存储数据，请看Android 线程本地变量<二> ThreadLocal Values源码解析博客