ThreadLocal数据观察及原理验证

小咪咪 2023-08-17 15:56 96阅读 0赞

**笔者日常：** 需要学点前端的东西！从今天开始，以后发博客按照二后一前的频率进行发表！！！

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**声明****：** 本文主要演示如何观察及证明ThreadLocal，ThreadLocal原理会几句话带过。

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# ThreadLocal原理(简述)： #

`Thread类有一个threadLocals字段，该字段类型为ThreadLocal.ThreadLocalMap。简单地说，threadLocals以ThreadLocal<T>实例对象的弱引用为key，以T为value，进行数据存储。`

*  当在线程A里面调用ThreadLocal实例的set(T value)方法时，就(可以这么理解)相当于一个map对象(一个线程对应一个这样的map对象)以这个ThreadLocal对象的弱引用为key，以set的具体值为值，将其进行存储。
 *  当在线程A里面调用ThreadLocal实例的get()方法时，就(可以这么理解)相当于一个map对象(一个线程对应一个这样的map对象)以这个ThreadLocal对象的弱引用为key，进行取值。

注：ThreadLocal的核心在于ThreadLocalMap，这里本人不再进行相关知识介绍，感兴趣的，可自行阅读源  
       码或查阅相关资料。[这篇博客][Link 1]讲得比较细，可参考阅读。

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# ThreadLocal数据观察及验证： #

**声明：** ThreadLocal核心为ThreadLocal$ThreadLocalMap，而ThreadLocalMap$ThreadLocalMap的  
           核心为table(该字段类型为ThreadLocal$ThreadLocalMap$Entry数组),下面主要观察各个线程  
           的table数据信息。

## 编写输出ThreadLocal$ThreadLocalMap$Entry信息的工具类： ##

/** * 获得指定Thread的threadLocals属性的table值 * 注:table的数据类型为java.lang.ThreadLocal$ThreadLocalMap$Entry[] * * @param targetThread * 要获取的线程 * @return 该线程对应的的threadLocals属性的table值 的格式化输出 * @date 2019/9/27 10:50 */
    private static String getThreadLocalMapTableInfo(Thread targetThread) { 
        // 先获得class对象
        Class threadClazz = targetThread.getClass();
        Object threadLocalsValue;
        Object tableValue;
        try { 
            /// -> 从Thread中获取到 当前线程的threadLocals(注:该字段类型为ThreadLocalMap)的值
            // 获得targetThread对应类的threadLocals属性，并设置属性可访问
            Field threadLocalsField = threadClazz.getDeclaredField("threadLocals");
            threadLocalsField.setAccessible(true);
            // 从targetThread对象中，获取threadLocals属性的值
            // 这里即:获取到Thread类的threadLocals属性值
            threadLocalsValue = threadLocalsField.get(targetThread);
    
            /// -> 从ThreadLocalMap中获取到tables数组(注:该字段类型为Entry[])的值
            Class threadLocalMapClazz = threadLocalsValue.getClass();
            // 获得threadLocalMapClazz对应类的table属性，并设置属性可访问
            Field tableField = threadLocalMapClazz.getDeclaredField("table");
            tableField.setAccessible(true);
            // 从threadLocalsValue对象中，获取table属性的值
            // 这里即:获取到ThreadLocal$ThreadLocalMap类的table属性值
            tableValue = tableField.get(threadLocalsValue);
        } catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) { 
           throw new RuntimeException(e);
        }
        return systemOutEntry(targetThread, (Object[])tableValue);
    }
    
    /** * 优雅输出java.lang.ThreadLocal$ThreadLocalMap$Entry[]实例的信息 */
    private static String systemOutEntry(Thread targetThread, Object[] array) { 
        StringBuilder sb = new StringBuilder(64);
        try { 
            /// -> 预处理java.lang.ThreadLocal$ThreadLocalMap$Entry的key
            Class referenceClass = Class.forName("java.lang.ref.Reference");
            Field keyField = referenceClass.getDeclaredField("referent");
            keyField.setAccessible(true);
    
            /// -> 预处理java.lang.ThreadLocal$ThreadLocalMap$Entry的value
            Class entryClass = array.getClass().getComponentType();
            Field valueField = entryClass.getDeclaredField("value");
            valueField.setAccessible(true);
    
            String key;
            String value;
            sb.append("线程");
            sb.append(targetThread.getName());
            sb.append("的threadLocals属性值(即:ThreadLocal.ThreadLocalMap对象)的table(数组对象)的信息为:");
            sb.append("\n");
            for (int i = 0; i < array.length; i++) { 
                value = array[i] == null ? null : String.valueOf(valueField.get(array[i]));
                key = array[i] == null ? null : String.valueOf(keyField.get(array[i]));
                sb.append("\t").append("index => ").append(i).append(", ");
                sb.append("\t").append("{").append(key).append(": ").append(value).append("}");
                sb.append("\n");
            }
        } catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException | ClassNotFoundException e) { 
            throw new RuntimeException(e);
        }
        return sb.toString();
    }

## 测试及说明： ##

*  运行以下测试方法：
    
        /** 一个ThreadLocal */
        private static final ThreadLocal<List<Integer>> TD_LIST = new ThreadLocal<>();
        
        /** 另一个ThreadLocal */
        private static final ThreadLocal<String> TD_STRING = new ThreadLocal<>();
        
        /** * 主方法 * * @date 2019/9/26 15:07 */
        @SuppressWarnings("all")
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException { 
            System.out.println("对象的TD_LIST签名为: " + TD_LIST);
            System.out.println("对象的TD_STRING签名为: " + TD_STRING);
        
            // 线程一
            Thread threadOne = new Thread(() -> { 
                TD_STRING.set(new String("JustryDeng"));
                TD_LIST.set(Arrays.asList(1, 3, 5, 7, 9));
                // sleep几秒，保证getThreadLocalMapTableInfo(xxx)执行时，线程尚未结束
                try { 
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                } catch (InterruptedException e) { 
                    e.printStackTrace();
                }
            });
            threadOne.start();
        
            // 线程二
            Thread threadTwo = new Thread(() -> { 
                TD_STRING.set(new String("邓沙利文"));
                TD_LIST.set(Arrays.asList(2, 4, 6, 8, 10));
                // sleep几秒，保证getThreadLocalMapTableInfo(xxx)执行时，线程尚未结束
                try { 
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                } catch (InterruptedException e) { 
                    e.printStackTrace();
                }
            });
            threadTwo.start();
            System.out.println(getThreadLocalMapTableInfo(threadOne));
            System.out.println(getThreadLocalMapTableInfo(threadTwo));
        }
    
     *  控制台输出：  
        ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1c3RyeV9kZW5n_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
               上图中只能证明key是ThreadLocal的引用，但不能证明是弱引用，这个只需要看一下源码(如下图)就可知其实际上是弱引用了：  
        ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1c3RyeV9kZW5n_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

**由此可见，本文开头的原理介绍得到了验证！**

**^\_^ 如有不当之处，欢迎指正**

**^\_^ 参考链接  
        [https://www.cnblogs.com/micrari/p/6790229.html][Link 1]**

**^\_^ 本文已经被收录进[《程序员成长笔记》 ][Link 2]，笔者JustryDeng**

[Link 1]: https://www.cnblogs.com/micrari/p/6790229.html
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1c3RyeV9kZW5n_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20230810/bc8a9b4e473f4f0bbc4a3dc571d88b32.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1c3RyeV9kZW5n_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20230810/a1fcdb60627945a6b5980974b645cb54.png
[Link 2]: https://gitee.com/JustryDeng/notebook