ThreadLocal源码分析

Android Looper对象中就有ThreadLocal的应用

public final class Looper {
    static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
    // 对外提供的接口
    private static void prepare(boolean quitAllowed) {
        if (sThreadLocal.get() != null) {
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
        }
        sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
    }
    // 对外提供的接口
    public static @Nullable Looper myLooper() {
        return sThreadLocal.get();
    }
}

Thread类

public class Thread implements Runnable {
    /**
     * threadLocals和线程关联,由ThreadLocal负责维护
     */
    ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
    // 子线程会继承父线程的inheritableThreadLocals(继承关系)
    ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;
}

ThreadLocal类

public class ThreadLocal<T> {
    private static final int HASH_INCREMENT = 0x61c88647;
    private static AtomicInteger nextHashCode =
        new AtomicInteger();
    private final int threadLocalHashCode = nextHashCode();
    private static int nextHashCode() {
        return nextHashCode.getAndAdd(HASH_INCREMENT);
    }

    public ThreadLocal() {}

    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

    // 线程初始值为null
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }

    void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }

    static class ThreadLocalMap {
        private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
        private Entry[] table;
        private int size = 0;
        private int threshold;
        private void setThreshold(int len) {
            threshold = len * 2 / 3;
        }

        // hash冲突的时候,取下一个位置值
        private static int nextIndex(int i, int len) {
            return ((i + 1 < len) ? i + 1 : 0);
        }

        private static int prevIndex(int i, int len) {
            return ((i - 1 >= 0) ? i - 1 : len - 1);
        }

        static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
            Object value;

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

        ThreadLocalMap(ThreadLocal<?> firstKey, Object firstValue) {
            table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
            int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);
            table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);
            size = 1;
            setThreshold(INITIAL_CAPACITY);
        }
        //【重点 set】
        private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {
            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;
            int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
            // hash冲突的时候,取下一个位置
            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) {
                    // 直接替换脏数据
                    replaceStaleEntry(key, value, i);
                    return;
                }
            }

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

        //【重点 get】
        private Entry getEntry(ThreadLocal<?> key) {
            int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
            Entry e = table[i];
            if (e != null && e.get() == key)
                return e;
            else
                return getEntryAfterMiss(key, i, e);
        }

        // get时候发现hash冲突,需要向后寻找指定的key
        private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal<?> key, int i, Entry e) {
            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;
            while (e != null) {
                ThreadLocal<?> k = e.get();
                if (k == key) return e;
                if (k == null) expungeStaleEntry(i);
                else i = nextIndex(i, len); // 寻找数组下一个Entry
                e = tab[i];
            }
            return null;
        }

        // 去除key = null的节点
        private int expungeStaleEntry(int staleSlot) {
            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;
            // 将staleSlot节点清除
            tab[staleSlot].value = null;
            tab[staleSlot] = null;
            size--;

            Entry e;
            int i;
            // 继续从staleSlot开始向后寻找是否有key=null的节点
            for (i = nextIndex(staleSlot, len);
                 (e = tab[i]) != null;
                 i = nextIndex(i, len)) {
                ThreadLocal<?> k = e.get();
                if (k == null) {
                    e.value = null;
                    tab[i] = null;
                    size--;
                } else {
                    int h = k.threadLocalHashCode & (len - 1);
                    if (h != i) {
                        tab[i] = null;
                        while (tab[h] != null)
                            h = nextIndex(h, len);
                        tab[h] = e;
                    }
                }
            }
            return i;
        }

        // 【重点 扩容】
        private void resize() {
            Entry[] oldTab = table;
            int oldLen = oldTab.length;
            // 2倍容量扩容
            int newLen = oldLen * 2;
            Entry[] newTab = new Entry[newLen];
            int count = 0;

            for (int j = 0; j < oldLen; ++j) {
                Entry e = oldTab[j];
                if (e != null) {
                    ThreadLocal<?> k = e.get();
                    if (k == null) {
                        e.value = null; // Help the GC
                    } else {
                        // 重新hash过程,冲突就寻找下一个不为null的Entry
                        int h = k.threadLocalHashCode & (newLen - 1);
                        while (newTab[h] != null)
                            h = nextIndex(h, newLen);
                        newTab[h] = e;
                        count++;
                    }
                }
            }

            setThreshold(newLen);
            size = count;
            table = newTab;
        }
    }

    // 最终会走ThreadLocalMap的getEntry方法
    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }
}

ThreadLocal为什么会内存泄漏?

因为ThreadLocalMap.Entry里面的ThreadLocal被设计为弱引用类型,当发生GC的时候,key = null, 但是value却不能够被回收,
key弱引用并不是导致内存泄漏的原因,而是因为ThreadLocalMap的生命周期与当前线程一样长,并且没有手动删除对应key。

在使用完ThreadLocal时,及时调用它的的remove方法清除数据。

参考: 从源码深入详解ThreadLocal内存泄漏问题

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