ThreadLocal的set方法原理示例解析

前沿知识

• ThreadLocal存储线程变量，使用set方法设置变量，使用get方法获取变量
• 线程隔离的实现是每个Thread类有一个类型为ThreadLocal.ThreadLocalMap的实例变量threadLocals。如下图所示，ThreadLocalMap内部有一个Entry数组，每个Entry的key是ThreadLocal，也就是referent对象，value是设置的值；该类的size变量记录当前数组使用容量；threshold变量记录阈值，默认总容量的三分之二，初始是10

• threadLocal通过哈希算法决定落于哪一个Entry，GC时，如果threadLocal没有引用，会被回收，即referent值为null，否则不回收，value不会回收，因此要使用remove方法删除对应Entry，否则可能会出现内存泄漏

set方法

ThreadLocal->set()：

第一种：如果线程第一次执行set方法，此时map为空，会创建。在此过程中初始化entry的个数为16，threshold为10，同时根据哈希值定位对应下标的entry并赋值

如果map不为空，走ThreadLocalMap的set方法，根据哈希值找到对应的下标。从源代码中可知：

第二种：如果该下标为空，那么直接赋值

如果该下标不为空，那么从当前下标开始遍历，直到下一个entry为null时停止

第三种：如果entry的key是当前thread，直接替换值

第四种：如果循环结束，说明遇到了空entry，那么直接赋值到该下标

如果之前发生了GC，那么entry不为空，但是key为空，此时调用replaceStaleEntry方法

记录此下标为staleSlot、slotToExpunge变量，从当前下标的前一个entry开始遍历，直到entry为null时停止，如果有回收的entry，那么记录它的下标，赋值到slotToExpunge变量

从当前下标的后一个entry开始遍历，直到entry为null时停止

第五种：如果遇到了key相等的情况，那么替换值，该entry与staleSlot下标的entry交换。如果向前遍历没有找到回收的entry，那么记录并赋值到slotToExpunge变量。清理过期entry，最后返回

第六种：如果循环结束，说明遇到了空entry，也没有找到key相等的entry。那么清除staleSlot下标的value，然后新建entry。如果有记录过期entry，那么会清理，最后返回

赋值结束后，还会进行一次尝试清理，如果没有过期entry，并且当前容量大于等于阈值，走扩容rehash方法

清理与扩容

expungeStaleEntry(staleSlot)：由于传入的下标staleSlot所在entry一定是GC之后的，因此会将entry的值设为null，随后删除entry。从下一个entry开始遍历，直到entry为null时停止，如果entry是GC过的，将value置为null，否则将key重新哈希和分配，这样的目的是使得entry离正确的下标位置更接近一些。最后返回entry为null的坐标

cleanSomeSlots(i,n)：参数n一般是当前的size值。从i的下一个entry开始遍历，每遍历一次，n的值就减少一半，直到为0时停止。如果所在下标的entry是GC过的，那么会调用一次expungeStaleEntry(staleSlot)方法

rehash()：首先调用一次清理方法，然后判断当前容量是否超过阈值的四分之三（约总容量的二分之一），然后才真正扩容，每次扩容一倍。循环遍历entry数组，如果entry发生GC，那么将值设置为null，否则将key重新哈希和分配，最后重新计算阈值和当前使用容量

总结

总的来说，执行set方法时，一共有六种不同的情况。ThreadLocalMap与HashMap相比，它们的实现都是数组+hash定位，但是它们的冲突、扩容实现却大不相同，ThreadLocalMap还会清理过期entry，这种独特的实现方式值得探究