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Update 万字详解ThreadLocal关键字.md
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Guide哥 2021-09-07 21:34:23 +08:00 committed by GitHub
commit 6842592a50
No known key found for this signature in database
GPG Key ID: 4AEE18F83AFDEB23

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@ -8,7 +8,7 @@
对于`ThreadLocal`,大家的第一反应可能是很简单呀,线程的变量副本,每个线程隔离。那这里有几个问题大家可以思考一下:
- `ThreadLocal`的 key 是**弱引用**,那么在 `ThreadLocal`.get()的时候,发生**GC**之后key 是否为**null**
- `ThreadLocal`的 key 是**弱引用**,那么在 `ThreadLocal.get()`的时候,发生**GC**之后key 是否为**null**
- `ThreadLocal``ThreadLocalMap`的**数据结构**
- `ThreadLocalMap`的**Hash 算法**
- `ThreadLocalMap`中**Hash 冲突**如何解决?
@ -80,7 +80,7 @@ size: 0
### GC 之后 key 是否为 null
回应开头的那个问题, `ThreadLocal``key`是弱引用,那么在`ThreadLocal.get()`的时候,发生`GC`之后,`key`是否是`null`
回应开头的那个问题, `ThreadLocal``key`是弱引用,那么在`ThreadLocal.get()`的时候发生`GC`之后,`key`是否是`null`
为了搞清楚这个问题,我们需要搞清楚`Java`的**四种引用类型**
@ -241,7 +241,7 @@ public class ThreadLocal<T> {
> **注明:** 下面所有示例图中,**绿色块**`Entry`代表**正常数据****灰色块**代表`Entry``key`值为`null`**已被垃圾回收**。**白色块**表示`Entry``null`
虽然`ThreadLocalMap`中使用了**黄金分割数**作为`hash`计算因子,大大减少了`Hash`冲突的概率,但是仍然会存在冲突。
虽然`ThreadLocalMap`中使用了**黄金分割数**作为`hash`计算因子,大大减少了`Hash`冲突的概率,但是仍然会存在冲突。
`HashMap`中解决冲突的方法是在数组上构造一个**链表**结构,冲突的数据挂载到链表上,如果链表长度超过一定数量则会转化成**红黑树**。
@ -249,7 +249,7 @@ public class ThreadLocal<T> {
![](./images/thread-local/7.png)
如上图所示,如果我们插入一个`value=27`的数据,通过 `hash` 计算后应该落入第 4 个槽位中,而槽位 4 已经有了 `Entry` 数据。
如上图所示,如果我们插入一个`value=27`的数据,通过 `hash` 计算后应该落入槽位 4 中,而槽位 4 已经有了 `Entry` 数据。
此时就会线性向后查找,一直找到 `Entry``null` 的槽位才会停止查找,将当前元素放入此槽位中。当然迭代过程中还有其他的情况,比如遇到了 `Entry` 不为 `null``key` 值相等的情况,还有 `Entry` 中的 `key` 值为 `null` 的情况等等都会有不同的处理,后面会一一详细讲解。
@ -261,7 +261,7 @@ public class ThreadLocal<T> {
看完了`ThreadLocal` **hash 算法**后,我们再来看`set`是如何实现的。
`ThreadLocalMap``set`数据(**新增**或者**更新**数据)分为好几种情况,针对不同的情况我们画图来说明。
`ThreadLocalMap``set`数据(**新增**或者**更新**数据)分为好几种情况,针对不同的情况我们画图来说明。
**第一种情况:** 通过`hash`计算后的槽位对应的`Entry`数据为空:
@ -281,7 +281,7 @@ public class ThreadLocal<T> {
遍历散列数组,线性往后查找,如果找到`Entry``null`的槽位,则将数据放入该槽位中,或者往后遍历过程中,遇到了**key 值相等**的数据,直接更新即可。
**第四种情况:** 槽位数据不为空,往后遍历过程中,在找到`Entry``null`的槽位之前,遇到`key`过期的`Entry`,如下图,往后遍历过程中,到了`index=7`的槽位数据`Entry``key=null`
**第四种情况:** 槽位数据不为空,往后遍历过程中,在找到`Entry``null`的槽位之前,遇到`key`过期的`Entry`,如下图,往后遍历过程中,到了`index=7`的槽位数据`Entry``key=null`
![](./images/thread-local/12.png)
@ -299,7 +299,7 @@ public class ThreadLocal<T> {
上面向前迭代的操作是为了更新探测清理过期数据的起始下标`slotToExpunge`的值,这个值在后面会讲解,它是用来判断当前过期槽位`staleSlot`之前是否还有过期元素。
接着开始以`staleSlot`位置(index=7)向后迭代,**如果找到了相同 key 值的 Entry 数据:**
接着开始以`staleSlot`位置(`index=7`)向后迭代,**如果找到了相同 key 值的 Entry 数据:**
![](./images/thread-local/14.png)
@ -510,7 +510,7 @@ if (slotToExpunge != staleSlot)
如果再有其他数据`set``map`中,就会触发**探测式清理**操作。
如上图,执行**探测式清理**后,`index=5`的数据被清理掉,继续往后迭代,到`index=7`的元素时,经过`rehash`后发现该元素正确的`index=4`,而此位置已经已经有了数据,往后查找离`index=4`最近的`Entry=null`的节点(刚被探测式清理掉的数据index=5),找到后移动`index= 7`的数据到`index=5`中,此时桶的位置离正确的位置`index=4`更近了。
如上图,执行**探测式清理**后,`index=5`的数据被清理掉,继续往后迭代,到`index=7`的元素时,经过`rehash`后发现该元素正确的`index=4`,而此位置已经有了数据,往后查找离`index=4`最近的`Entry=null`的节点(刚被探测式清理掉的数据:`index=5`),找到后移动`index= 7`的数据到`index=5`中,此时桶的位置离正确的位置`index=4`更近了。
经过一轮探测式清理后,`key`过期的数据会被清理掉,没过期的数据经过`rehash`重定位后所处的桶位置理论上更接近`i= key.hashCode & (tab.len - 1)`的位置。这种优化会提高整个散列表查询性能。
@ -627,7 +627,7 @@ private void expungeStaleEntries() {
}
```
这里首先是会进行探测式清理工作,从`table`的起始位置往后清理,上面有分析清理的详细流程。清理完成之后,`table`中可能有一些`key``null``Entry`数据被清理掉,所以此时通过判断`size >= threshold - threshold / 4` 也就是`size >= threshold* 3/4` 来决定是否扩容。
这里首先是会进行探测式清理工作,从`table`的起始位置往后清理,上面有分析清理的详细流程。清理完成之后,`table`中可能有一些`key``null``Entry`数据被清理掉,所以此时通过判断`size >= threshold - threshold / 4` 也就是`size >= threshold * 3/4` 来决定是否扩容。
我们还记得上面进行`rehash()`的阈值是`size >= threshold`,所以当面试官套路我们`ThreadLocalMap`扩容机制的时候 我们一定要说清楚这两个步骤:
@ -723,7 +723,7 @@ private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal<?> key, int i, Entry e) {
### `ThreadLocalMap`过期 key 的启发式清理流程
上面多次提及到`ThreadLocalMap`过期可以的两种清理方式:**探测式清理(expungeStaleEntry())**、**启发式清理(cleanSomeSlots())**
上面多次提及到`ThreadLocalMap`过期key的两种清理方式:**探测式清理(expungeStaleEntry())**、**启发式清理(cleanSomeSlots())**
探测式清理是以当前`Entry` 往后清理,遇到值为`null`则结束清理,属于**线性探测清理**。