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ThreadLocal,ThreadLocalMap,Thread 的相互关系以及设计原理分析

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作者 正文
   发表时间:2011-04-18   最后修改:2011-04-26
1.ThreadLocal.
真正关键的类是它的内部类ThreadLocalMap,ThreadLocal 基本上相当于一个代理,或者算是Facade模式的应用,还没想清楚这种设计的妙处。(经过分析,这种安排与弱引用的特性有关)

2.同时,Thread类中包含一个ThreadLocalMap类型的成员变量。

3.ThreadLocalMap的实现原理跟HashMap差不多,内部有一个Entry数组,一个Entry通常至少包括key,value, 查找时通过一定的运算规则运算Key的HASH值,来得到Entry在数组中的位置,进而得到相应的value。但是比较特殊的是,
<1>这个Entry继承了WeakReference,
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal> {
            /** The value associated with this ThreadLocal. */
            Object value;

            Entry(ThreadLocal k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }

注意super(K) 这句,它实际上真正弱引用的是ThreadLocal对象。
<2>同时它的成员的key也一直是负责管理它的ThreadLocal对象。

好了,至此,描述一下三者之间的结构:
ThreadLocal 负责管理ThreadLocalMap,包括插入,删除 等等,key就是ThreadLocal对象自己,同时,很重要的一点,就ThreadLocal把map存储在当前线程对象里面。看一下ThreadLocal的get,set方法就一目了然
get():
    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null)
                return (T)e.value;
        }
        return setInitialValue();
    }

set():
    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }


现在让我们站在线程的角度来看看三者之间如何互动:
假设 TA,TB 线程, 其中TA线程分别在 LA,LB ThreadLocal对象 分别插入 VA,VB 值对象, TB 在 LA,LC 对象中插入VA,VC 值对象,
则,TA 线程的ThreadLocalMap,存储 weak-reference(LA)-VA,wr(LB)-VB 两组值,
TB 线程里的ThreadLocalMap存储 wr(LA)-VA,wr(LC)-VC 。

为什么在ThreadLocalMap 中弱引用ThreadLocal对象呢,当然是从线程内存管理的角度出发的。
使用弱引用,使得ThreadLocalMap知道ThreadLocal对象是否已经失效,一旦该对象失效,也就是成为垃圾,那么它所操控的Map里的数据也就没有用处了,因为外界再也无法访问,进而决定插除Map中相关的值对象,Entry对象的引用,来保证Map总是保持尽可能的小。
总之,线程通过ThreadLocal 来给自己的map 添加值,删除值。同时一旦ThreadLocal本身成为垃圾,Map也能自动清除该ThreadLocal所操控的数据。
引用

/**
         * Heuristically scan some cells looking for stale entries.
         * This is invoked when either a new element is added, or
         * another stale one has been expunged. It performs a
         * logarithmic number of scans, as a balance between no
         * scanning (fast but retains garbage) and a number of scans
         * proportional to number of elements, that would find all
         * garbage but would cause some insertions to take O(n) time.

这样,通过设计一个代理类ThreadLocal,保证了我们只需要往Map里面塞数据,无需担心清除,这是普通map做不到的,










   发表时间:2011-04-19  
ThreadLocal应用在事物管理上比较多。
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   发表时间:2011-04-19  
http://www.iteye.com/topic/103804
看了这个贴子,原来1.3以前map并不是分布在每个线程对象里的。将map分开以后提高了速度,因为map变小了。
0 请登录后投票
   发表时间:2011-04-21   最后修改:2011-04-21
引用
使得线程知道ThreadLocal对象是否已经失效,从而决定插除Map中相关的值对象,Entry对象的引用。


挑个刺,这个好像描述的不准确哈
0 请登录后投票
   发表时间:2011-04-21   最后修改:2011-04-21
iq527 写道
引用
使得线程知道ThreadLocal对象是否已经失效,从而决定插除Map中相关的值对象,Entry对象的引用。


挑个刺,这个好像描述的不准确哈



贴上jdk6的源代码:
        /**
         * Expunge a stale entry by rehashing any possibly colliding entries
         * lying between staleSlot and the next null slot.  This also expunges
         * any other stale entries encountered before the trailing null.  See
         * Knuth, Section 6.4
         *
         * @param staleSlot index of slot known to have null key
         * @return the index of the next null slot after staleSlot
         * (all between staleSlot and this slot will have been checked
         * for expunging).
         */
        private int expungeStaleEntry(int staleSlot) {
            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;

            // expunge entry at staleSlot
            tab[staleSlot].value = null;   
            tab[staleSlot] = null;
            size--;

            // Rehash until we encounter null
            Entry e;
            int i;
            for (i = nextIndex(staleSlot, len);
		 (e = tab[i]) != null;
                 i = nextIndex(i, len)) {
                  ThreadLocal k = e.get();
                  if (k == null) {
                    e.value = null;
                    tab[i] = null;
                    size--;
                } else {
                    int h = k.threadLocalHashCode & (len - 1);
                    if (h != i) {
                        tab[i] = null;

                        // Unlike Knuth 6.4 Algorithm R, we must scan until
                        // null because multiple entries could have been stale.
                        while (tab[h] != null)
                            h = nextIndex(h, len);
                        tab[h] = e;
                    }
                }
            }
            return i;
        }



注意这句 ThreadLocal k = e.get(), 弱引用的典型用法,用来判断该对象是否已经失效了,或者被垃圾回收器回收了。
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