ThreadLocal源码分析

ThreadLocal的作用

Java对象是线程间共享的，但有时我们需要一些线程间隔离的对象，该对象只能由同一个线程读写，对其他线程不可见。ThreadLocal正式提供了这样的机制，详细使用方式请参考Java ThreadLocal。

ThreadLocal实现原理

自定义实现

在没有看源码前，如果我自己实现一个ThreadLocal，可能是这样的

public class ThreadLocal<T> {
    private Map<Thread, T> values = new WeakHashMap<Thread, T>();
    
    public synchronized void set(T value) {
        values.put(Thread.currentThread(), value);
    }
    
    public synchronized T get() {
        return values.get(Thread.currentThread());
    }
}

JDK实现

Java源码中ThreadLocal的核心代码如下：

public class ThreadLocal<T> {
    
    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        //从当前的Thread对象中取出ThreadLocalMap成员，key是ThreadLocal，value是set的值。
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null)
                return (T)e.value;
        }
        return setInitialValue();
    }
    
    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        //从当前的Thread对象中取出ThreadLocalMap成员，key是ThreadLocal，value是set的值。
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }
    
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }

}

//threadLocals变量存放在Thread对象中
public class Thread{
    /* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
     * by the ThreadLocal class. */
    ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

    /*
     * InheritableThreadLocal values pertaining to this thread. This map is
     * maintained by the InheritableThreadLocal class.
     */
    ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;
    
    ...
}

不同于自定义实现，源码中ThreadLocal.set(T value)的值是由Thread对象来缓存的。那么问题就来了？

1. 为什么ThreadLocal.set(T value)的值由Thread对象来缓存，为什么不像自定义实现那样放在ThreadLocal中？

我理解主要是性能考虑。如果放在ThreadLocal中，由于多线程操作同一个Map对象，将不得不加锁保护。而将value直接放在Thread对象中，不同的线程有各自的Thread对象，因此也就无需加锁。因此将value放在Thread对象中性能会好一些。大家如果有不同的见解，请指教^_^

2. 既然value存放在Thread中，为什么不直接由Thread提供getter/setter接口，而需要额外有一个ThreadLocal类？

我理解此处的value虽然和Thread之间存在映射关系，但是不属于Thread的属性，放在ThreadLocal更多是性能上的考虑，因此由Thread提供getter/setter并不适合。

InheritableThreadLocal原理

InheritableThreadLocal中存放的value是当前线程和当前线程创建出来的子线程可见的。其核心源码如下。

public class Thread {
    private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
                      long stackSize) {
        ...
        
        Thread parent = currentThread();
        
        ...
        
        //将parent的inheritableThreadLocals同步到child
        if (parent.inheritableThreadLocals != null)
            this.inheritableThreadLocals =
            //此处create一个新的ThreadLocalMap对象
                ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
                
        ...

}

由于child.inheritableThreadLocals是新创建的ThreadLocalMap对象，因此在child中再次执行set，不会影响parent。

参考文献

1. Java ThreadLocal http://tutorials.jenkov.com/java-concurrency/threadlocal.html