BAT面試必考:ThreadLocal ,ThreadLocalMap 和Thread 的關係

面試君發表於2019-10-09

引言

這三種的關係由於大量的內部類的關係,第一次看的時候還是有點繞的,感覺你是老子的孫子,又是老子的老子。我還是建議你先拋開內部類的關係,把每一個類當作普通類來看到,理解每個類的職責,最後再把內部類放進去考慮這樣設計的目的。這裡也給大家一個啟示,面對複雜的事情的時候,我們需要跳出來,先把問題簡單化,大方向把握了,再進一步去細化每一個功能點和設計的藝術。

關係圖解

接下來我們看下面一張圖

BAT面試必考:ThreadLocal ,ThreadLocalMap 和Thread 的關係
從上圖我們可以發現Thread 中持有一個ThreadLocalMap ,這裡你可以簡單理解為就是持有一個陣列,這個陣列是Entry 型別的。 Entry 的key 是ThreadLocal 型別的,value 是Object 型別。也就是一個ThreadLocalMap 可以持有多個ThreadLocal。他們是一對多的關係(當然Entry 還涉及到弱引用的技術,這裡不展開,不然就沒完沒了了)

加上內部類的關係

BAT面試必考:ThreadLocal ,ThreadLocalMap 和Thread 的關係

為什麼ThreadLocalMap 設計為ThreadLocal 內部類

看到各種內部類是不是有點暈,感覺你是老子的孫子,又是老子的老子,為什麼不獨立ThreadLocalMap 出來呢?其實這裡涉及到內部類起到封裝的作用。來,我們看看原始碼的解析

    /**
     * ThreadLocalMap is a customized hash map suitable only for
     * maintaining thread local values. No operations are exported
     * outside of the ThreadLocal class. The class is package private to
     * allow declaration of fields in class Thread.  To help deal with
     * very large and long-lived usages, the hash table entries use
     * WeakReferences for keys. However, since reference queues are not
     * used, stale entries are guaranteed to be removed only when
     * the table starts running out of space.
     */
    static class ThreadLocalMap {
    //這裡省略其他屬性和方法
    }
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主要是說明ThreadLocalMap 是一個執行緒本地的值,它所有的方法都是private 的,也就意味著除了ThreadLocal 這個類,其他類是不能操作ThreadLocalMap 中的任何方法的,這樣就可以對其他類是透明的。同時這個類的許可權是包級別的,也就意味著只有同一個包下面的類才能引用ThreadLocalMap 這個類,這也是Thread 為什麼可以引用ThreadLocalMap 的原因,因為他們在同一個包下面。

雖然Thread 可以引用ThreadLocalMap,但是不能呼叫任何ThreadLocalMap 中的方法。這也就是我們平時都是通過ThreadLocal 來獲取值和設定值,看下以下程式碼

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        ThreadLocal<String> local = new ThreadLocal<>();
        local.set("hello word");
        System.out.println(local.get());
    }
}

複製程式碼

但我們呼叫ThreadLocal 的get 方法的時候,其實我們最後是通過呼叫ThreadLdocalMap 來獲取值的

 public T get() {
        //這裡通過獲取當前的執行緒
        Thread t = Thread.currentThread();
        //通過執行緒來獲取ThreadLocalMap ,還記得我們上面說的Thread 裡面有一個ThreadLocalMap 屬性嗎?就是這裡用上了
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }
複製程式碼
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }
複製程式碼

到這裡,讀者應該大概明白了,其實ThreadLdocalMap 對使用者來說是透明的,可以當作空氣,我們一值使用的都是ThreadLocal,這樣的設計在使用的時候就顯得簡單,然後封裝性又特別好。

ThreadLdocalMap 什麼時候開始和Thread 進行繫結的呢

在第一次呼叫ThreadLocal set() 方法的時候開始繫結的,來我們看下set 方法的原始碼

    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
        //第一次的時候進來這裡,因為ThreadLocalMap 還沒和Thread 繫結
            createMap(t, value);
    }
    
    //這個時候開始建立一個新的ThreadLocalMap 賦值給Thread 進行繫結
    void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }
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看完兩件事

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