Android 线程安全-ThreadLocal

ThreadLocal 是一种线程安全的数据容器,实现原理就是会在不同的线程保持单独存储变量。
最简单的使用方式如下:

private ThreadLocal<String> sName = new ThreadLocal<>();

public  void testThreadLocal(){
    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            sName.set("name1");
        }
    }).start();
    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            sName.set("name2");
        }
    }).start();
    }

ThreadLocal 源码解析

构造方法

构造方法如下:

    public ThreadLocal() {
    }

ThreadLocalMap

ThreadLocalMap 是 ThreadLocal 内部的一个类,类似 HashMap,如下:

    static class ThreadLocalMap {
        /**
         * The table, resized as necessary.
         * table.length MUST always be a power of two.
         */
        private Entry[] table; //实际存储数据的地方

        /**
         * The number of entries in the table.
         */
        private int size = 0;//长度

        /**
         * The next size value at which to resize.
         */
        private int threshold; // Default to 0
        static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
            /** The value associated with this ThreadLocal. */
            Object value;

            Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }
        // 省略代码
    }

其中其 Entry 继承自 WeakReference 中,每次存储一个值,都会把值的 HashCode 作为 作为key,并且这个 key 是一个 WeakReference 对象。
总结一下 ThreadLocalMap 存储的是一个数组,每个数组的元素如下:


image.png

其中 key 是当前 ThreadLocal 对象的 Hash ,value 是 ThreadLocal 对象的存储的值。

set方法

set()方法把一个对象/变量存储到特定线程的内存里面,如下:

    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }
 //取出当前线程的 threadLocals,每个线程唯一
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }

//计算 hash,插入新的 Entry 或者替换旧的 Entry 的 value 值
        private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {

            // We don't use a fast path as with get() because it is at
            // least as common to use set() to create new entries as
            // it is to replace existing ones, in which case, a fast
            // path would fail more often than not.

            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;
            int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);

            for (Entry e = tab[i];
                 e != null;
                 e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
                ThreadLocal<?> k = e.get();

                if (k == key) {
                    e.value = value;
                    return;
                }

                if (k == null) {
                    replaceStaleEntry(key, value, i);
                    return;
                }
            }

            tab[i] = new Entry(key, value);
            int sz = ++size;
            if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
                rehash();
        }

其中 get() 方法,会先从当前线程对象活动 Thread.threadLocals 对象,它是一个 ThreadLocalMap 对象。简单来说,就是不同的线程保持单独保存自己线程的变量。

get方法

get()方法用于获取当前线程的变量,如下:

    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        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();
    }

通用的会先获取 会先从当前线程对象活动 Thread.threadLocals 对象,然后从 ThreadLocalMap 对象获取当前线程存储的变量。

ThreadLocal 的使用场景

线程安全,不需要多线程交互,各自线程单独运行。例如 Looper,如下:

//Looper.java    
static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
public static @Nullable Looper myLooper() {
   return sThreadLocal.get();
}

ThreadLocal 使用隐患

ThreadLocal 使用可能会导致内存泄露,因为 ThreadLocalMap的 Entry 的key(对应该ThreadLocal hash) 是 WeakReference 类型,可能在 GC的是会回收。也就是 ThreadLocal 存入到 ThreadLocalMap 之后,如果 key 被GC 回收,这个ThreadLocal 对象保存的内容,将永远无法被使用,并且由于线程还存活,所以ThreadLocalMap 不会被销毁,最终导致 ThreadLocal 的内容一直在内存里。

但是设计者在设计上避免了这个问题,就是当你再次调用 get() remove() set() 方法的时候,会自动清理 key 为null 的对象。

如何消除隐患

在使用完成之后,调用 remove() 方法。

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