前言 ThreadLocal 是一種 無同步 的線程安全實現 體現了 Thread-Specific Storage 模式：即使只有一個入口，內部也會為每個線程分配特有的存儲空間，線程間 沒有共用資源 本文將總結 ThreadLocal 的用法與實現細節，希望能幫上忙 ThreadLocal 思維導 ...
前言
- ThreadLocal 是一種 無同步 的線程安全實現
- 體現了
Thread-Specific Storage模式：即使只有一個入口，內部也會為每個線程分配特有的存儲空間，線程間 沒有共用資源 - 本文將總結
ThreadLocal的用法與實現細節，希望能幫上忙
ThreadLocal 思維導圖
線程安全 示意圖
1. 用法
ThreadLocal 的用法很簡單， ThreadLocal 提供了下列的public與protected方法，本文將引用 android.os.Looper.java 為例子講解 ThreadLocal 的用法：
ThradlLocal UML類圖
// /frameworks/base/core/java/android/os/Looper.java
public class Looper {
// ...
// sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare().
static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
// 設置線程局部變數的值
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}
public static Looper myLooper() {
// 獲取線程局部變數的值
return sThreadLocal.get();
}
public static void prepare() {
prepare(true);
}
// ...
}
ThreadLocal為 static final變數 ，泛型參數為Looper，表示接受Looper類型的值Looper#prepare()中調用ThreadLocal#set()設置 變數的值，不同線程設置的值互不幹擾，不會相互覆蓋Looper#myLooper()中調用ThreadLocal#get()獲取 變數的值，不同線程獲取的值互不幹擾
Timethreads圖 - 01
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子類 重寫
ThreadLocal#initialValue()，可以設置變數的初始值，我們查看相關源碼：public ConcurrentHashMap() { this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR, DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL); } public ConcurrentHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, int concurrencyLevel) { if (!(loadFactor > 0) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0) throw new IllegalArgumentException(); if (concurrencyLevel > MAX_SEGMENTS) concurrencyLevel = MAX_SEGMENTS; // Find power-of-two sizes best matching arguments int sshift = 0; int ssize = 1; while (ssize < concurrencyLevel) { ++sshift; ssize <<= 1; } this.segmentShift = 32 - sshift;//用於高位，判斷落在哪個Segment this.segmentMask = ssize - 1;//用於取模。之前在hashmap的indexFor方法有提過。2的n次方-1 if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY) initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY; int c = initialCapacity / ssize; if (c * ssize < initialCapacity) ++c; int cap = MIN_SEGMENT_TABLE_CAPACITY; while (cap < c) cap <<= 1; // create segments and segments[0] Segment<K,V> s0 = new Segment<K,V>(loadFactor, (int)(cap * loadFactor), (HashEntry<K,V>[])new HashEntry[cap]);//初始化第一個位置的Segment Segment<K,V>[] ss = (Segment<K,V>[])new Segment[ssize];//初始化Segments UNSAFE.putOrderedObject(ss, SBASE, s0); // ordered write of segments[0] this.segments = ss; }- 在
ThreadLocal#get()中嘗試獲取變數的值，如果為空則會調用ThreadLocal#setInitialValue()設置設置初始值 - 懶初始化 ：直到第一次調用
get()才會設置初值 - 預設 ：設置初始值為 null
- 在
-
ThreadLocal#remove()用於 移除 變數之前存儲的值。如果在當前線程下次調用ThreadLocal#get()時，還沒有set()新的值，依舊會使用ThreadLocal#setInitialValue()設置初始值。
到這裡我們就可以總結 ThreadLocal 的生命周期，如下圖所示：
ThreadLocal生命周期 示意圖
2. 編程規約
記得嗎？《阿裡巴巴Java開發手冊》中提到過關於 ThreadLocal 的編程規約，如下所示：
-
5.【強制】
SimpleDateFormate是線程不安全的類，一般不要定義為 static 變數，如果定義為static，必須加鎖，或者使用DateUtils工具類正例：
private static final ThreadLocal<DataFormat> df = new ThreadLocal<DateFormat>(){ @Override protected DateFormat initialValue(){ return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd"); } };說明：如果是JDK8的應用，可以使用
Instant代替Date，LocalDateTime代替Calendar，DateTimeFormatter代替SimpleDateFormat，官方給出的解釋：simple beautiful strong immutable thread-safe. -
15.【參考】（原文過於啰嗦，以下為筆者轉述）
ThreadLocal變數建議使用 static 修飾，可以保證變數在類初始化時創建，所有類實例可以共用同一個靜態變數。註意到了嗎？在文章開頭的Looper.java源碼中，
ThreadLocal變數就是使用static修飾的
看到這裡，相信你已經掌握了 ThreadLocal 的用法，下一篇文章將深入 ThreadLocal 的內部，探討數據結構的實現細節。
Segment
ConcurrentHashMap是由多個Segment組成的，Segment繼承了ReentrantLock，每次加鎖都是對某個Segment，不會影響其他Segment，達到了鎖分離（也叫分段鎖）的作用。
每個Segment又包含了HashEntry數組，HashEntry是一個鏈表。如下圖所示：
concurrencyLevel：併發數，預設16，直接影響segmentShift和segmentMask的值，以及Segment的初始化數量。Segment初始化的數量，為最接近且大於的辦等於2的N次方的值，比如concurrencyLevel=16，Segment數量為16，concurrencyLevel=17，Segment數量為32。segmentShift的值是這樣的，比如Segment是32，相對於2的5次方，那麼他的值就是32-5，為27，後面無符號右移27位，也就是取高5位的時候，就是0到31的值，此時Segment的下標也是0到31，取模後對應著每個Segment。segmentMask就是2的n次方-1，這邊n是5，用於取模。之前在hashmap的indexFor方法有提過。
