简单记录一些看threadLocal时遇到比较有意思的点。
ThreadLocalMap
ThreadLocal的数据, 存放在Thread的属性ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals中
ThreadLocalMap可以看做一个简单的map
如有两个ThreadLocal
ThreadLocal a = new ThreadLocal<>();
ThreadLocal b = new ThreadLocal<>();
在t1线程中设置值:
a.set(1);
b.set(2);
可以想象为t1.threadLocals[a] = 1, t1.threadLocals[b]=2
对于不同的Thread, 每一个Thread中threadLocals分别保存了ThreadLocal和他们对应的值.
如上面栗子中, 如果另一个线程t2也设置了
a.set(3);
b.set(4);
那么可以想象为t2.threadLocals[a] = 1, t2.threadLocals[b]=2
为什么不要直接在ThreadLocal中使用一个map存储对应的线程和值?
如a.map[t1] = 1, a.map[t2] = 3, b.map[t1] = 2, b.map[t2] = 4
我想, 应该是为了方便内存回收.
使用Thread.threadLocals方式, 如果线程结束了, 那该线程set的值(如果没有其他引用)就可以被回收了.
如果使用ThreadLocal.map模式, 已消亡Thread set的值会一直停留在内存中.(map.key会一直指向消亡的Thread)
当线程退出时, Thread类会进行一些清理工作, 其中就包括ThreadLocalMap
/**
* 在线程推出前, 由系统回调,进行资源清理
**/
private void exit() {
if (group != null) {
group.threadTerminated(this);
group = null;
}
target = null;
// 加速ThreadLocalMap清理
threadLocals = null;
inheritableThreadLocals = null;
inheritedAccessControlContext = null;
blocker = null;
uncaughtExceptionHandler = null;
}
WeakReference>
还有一个值得注意的点, ThreadLocalMap中的数据是存储在Entry[] table中,
Entry的定义是
static class Entry extends WeakReference> {
// 这个valu就是ThreadLocal.set的值
Object value;
Entry(ThreadLocal k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
注意这里使用了WeakReference, 而不是Entry extends ThreadLocal.
WeakReference引用表明, 一旦没有指向 referent 的强引用, weak reference 在 GC 后会被自动回收.
先看一个小栗子:
ThreadLocal输出结果
multi.ThreadLocalTest$1@1714d2a threadLocal is gc
gc finish!!
要通过debug查看Thread.threadLocals的情况.
debug到代码1处, 可以看到
debug到代码2处, 可以看到
可以看到, gc后, entry的referent被回收了, 这时ThreadLocal可以被内存回收了, 如果使用
Entry extends ThreadLocal, 那么entry.key会一直引用ThreadLocal, 导致ThreadLocal无法被回收.
值得注意的是，local虽然回收了， 但 reference对象 并没有回收， 哪怕你在gc前将其设为nullreference = null;， 因为threadLocals.entity中的value值依然引用它， 这点可能会造成内存泄露。想要及时回收它， 可以如下操作
// 去掉强引用
reference = null;
local.set(null);
local = null;
System.gc();
输出结果
multi.ThreadLocalTest$2@1714d2a object is gc
multi.ThreadLocalTest$1@1b6b5b4 threadLocal is gc
gc finish!!
那么除了内存回收, 使用WeakReference还有没有其他意义呢?
我们可以看一下ThreadLocalMap的实现, ThreadLocalMap的数据存放在Entry[] table数组中, 通过hash算法实现一个类Map的数据结构,就来看一下ThreadLocalMap.set方法
private void set(ThreadLocal key, Object value) {
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
// 计算hash值
int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
// 找到可以set的位置
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) {
replaceStaleEntry(key, value, i);
return;
}
}
// set 值
tab[i] = new Entry(key, value);
int sz = ++size;
if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
rehash(); // 扩容
}
关键在查找可以set的位置上, 使用hash算法无可避免会遇到hash冲突, 常见的解决方法,
如链路法, 在该位置使用一个链路存储多个冲突的值(HashMap的方法),
这里使用的是线性补偿探测法, 发生冲突是, 使用当前位置继续进行hash计算(nextIndex(i, len)方法), 直到找到一个可以使用的位置.
上面栗子中,
- 如果entry为null, 可以直接创建entry放置到该位置.
- 如果entry.referent(就是entry指向的ThreadLocal) == key, 可以直接替换掉value
- 如果entry.referent==null, 这就是上面提到的, referent指向的ThreadLocal没有强引用了,所以referent被GC回收了, 既然这时ThreadLocal没有引用了, 所以这里就可以考虑替换该entry了, 不用再继续寻找合适的位置了.
所以这里使用WeakReference, 还有一个意义就是减少hash冲突.
看到这里, 不得不说ThreadLocal的实现, 还真是"有点意思"啊
错误之处, 还望指出