ThreadLocal用法详解和原理(weakReferenc 和 内存泄露)

一、用法

ThreadLocal用于保存某个线程共享变量:对于同一个static ThreadLocal,不同线程只能从中get,set,remove自己的变量,而不会影响其他线程的变量。

1、ThreadLocal.get: 获取ThreadLocal中当前线程共享变量的值。

2、ThreadLocal.set: 设置ThreadLocal中当前线程共享变量的值。

3、ThreadLocal.remove: 移除ThreadLocal中当前线程共享变量的值。

4、ThreadLocal.initialValue: ThreadLocal没有被当前线程赋值时或当前线程刚调用remove方法后调用get方法,返回此方法值。

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package com.coshaho.reflect;

 

/**

 * ThreadLocal用法

 * @author coshaho

 *

 */

public class MyThreadLocal

{

    private static final ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal(){

        /**

         * ThreadLocal没有被当前线程赋值时或当前线程刚调用remove方法后调用get方法,返回此方法值

         */

        @Override

        protected Object initialValue()

        {

            System.out.println("调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!");

            return null;

        }

    };

     

    public static void main(String[] args)

    {

        new Thread(new MyIntegerTask("IntegerTask1")).start();

        new Thread(new MyStringTask("StringTask1")).start();

        new Thread(new MyIntegerTask("IntegerTask2")).start();

        new Thread(new MyStringTask("StringTask2")).start();

    }

     

    public static class MyIntegerTask implements Runnable

    {

        private String name;

         

        MyIntegerTask(String name)

        {

            this.name = name;

        }

 

        @Override

        public void run()

        {

            for(int i = 0; i < 5; i++)

            {

                // ThreadLocal.get方法获取线程变量

                if(null == MyThreadLocal.threadLocal.get())

                {

                    // ThreadLocal.et方法设置线程变量

                    MyThreadLocal.threadLocal.set(0);

                    System.out.println("线程" + name + ": 0");

                }

                else

                {

                    int num = (Integer)MyThreadLocal.threadLocal.get();

                    MyThreadLocal.threadLocal.set(num + 1);

                    System.out.println("线程" + name + ": " + MyThreadLocal.threadLocal.get());

                    if(i == 3)

                    {

                        MyThreadLocal.threadLocal.remove();

                    }

                }

                try

                {

                    Thread.sleep(1000);

                }

                catch (InterruptedException e)

                {

                    e.printStackTrace();

                }

            }  

        }

         

    }

     

    public static class MyStringTask implements Runnable

    {

        private String name;

         

        MyStringTask(String name)

        {

            this.name = name;

        }

 

        @Override

        public void run()

        {

            for(int i = 0; i < 5; i++)

            {

                if(null == MyThreadLocal.threadLocal.get())

                {

                    MyThreadLocal.threadLocal.set("a");

                    System.out.println("线程" + name + ": a");

                }

                else

                {

                    String str = (String)MyThreadLocal.threadLocal.get();

                    MyThreadLocal.threadLocal.set(str + "a");

                    System.out.println("线程" + name + ": " + MyThreadLocal.threadLocal.get());

                }

                try

                {

                    Thread.sleep(800);

                }

                catch (InterruptedException e)

                {

                    e.printStackTrace();

                }

            }

        }

         

    }

}

运行结果如下:

调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!

线程IntegerTask1: 0

调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!

线程IntegerTask2: 0

调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!

调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!

线程StringTask1: a

线程StringTask2: a

线程StringTask1: aa

线程StringTask2: aa

线程IntegerTask1: 1

线程IntegerTask2: 1

线程StringTask1: aaa

线程StringTask2: aaa

线程IntegerTask2: 2

线程IntegerTask1: 2

线程StringTask2: aaaa

线程StringTask1: aaaa

线程IntegerTask2: 3

线程IntegerTask1: 3

线程StringTask1: aaaaa

线程StringTask2: aaaaa

调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!

线程IntegerTask2: 0

调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!

线程IntegerTask1: 0

二、原理

线程共享变量缓存如下:

Thread.ThreadLocalMap<ThreadLocalObject>;

1、Thread: 当前线程,可以通过Thread.currentThread()获取。

2、ThreadLocal:我们的static ThreadLocal变量。

3、Object: 当前线程共享变量。

我们调用ThreadLocal.get方法时,实际上是从当前线程中获取ThreadLocalMap<ThreadLocalObject>,然后根据当前ThreadLocal获取当前线程共享变量Object。

ThreadLocal.set,ThreadLocal.remove实际上是同样的道理。

 

这种存储结构的好处:

1、线程死去的时候,线程共享变量ThreadLocalMap则销毁。

2、ThreadLocalMap键值对数量为ThreadLocal的数量,一般来说ThreadLocal数量很少,相比在ThreadLocal中用Map键值对存储线程共享变量(Thread数量一般来说比ThreadLocal数量多),性能提高很多。

 

关于ThreadLocalMap<ThreadLocalObject>弱引用问题:

当线程没有结束,但是ThreadLocal已经被回收,则可能导致线程中存在ThreadLocalMap<nullObject>的键值对,造成内存泄露。(ThreadLocal被回收,ThreadLocal关联的线程共享变量还存在)。

虽然ThreadLocal的get,set方法可以清除ThreadLocalMap中key为null的value,但是get,set方法在内存泄露后并不会必然调用,所以为了防止此类情况的出现,我们有两种手段。

1、使用完线程共享变量后,显示调用ThreadLocalMap.remove方法清除线程共享变量;

2、JDK建议ThreadLocal定义为private static,这样ThreadLocal的弱引用问题则不存在了。

 

面试问题一:为什么ThreaLocalMap要使用weakRefrence作为key呢?

我们看ThreadLocal源码知道ThreadLocalMap是ThreaLocal的嵌套类,也叫静态内部类。每个线程都有个ThreadLocalMap类型的变量,它的key是ThreadLocal类型,只不过是weakRefrence的,为啥呢?

一般来说ThreadLocal的使用是static类型的,我们看看Android Looper的源码就知道。如果map的key不使用弱引用,那么,static类型的引用,如果由于业务需要被置为null以后,map 中key因为也是强引用,这样就会导致ThreadLocal对象不能被回收,因为ThreadLocalMap的生命周期和线程是一致的,造成了内存泄露。官方为了让开发者避免这种错误,所以就采用了map的key是弱引用,这样ThreadLocal只有没有强引用指向它,对象就会被回收。由于ThreadLocal对象会回收了,map就会变成,value还在,还是内存泄露,官方有套解决方案,就是调用ThreadLocal的get/set/remove方法的时候,就会把key为null的value都能让回收了。

上面这是我理解,为啥官方要把ThreadLocalMap的key弄成弱引用,目的是为了避免内存泄露,可是这样做会极大可能会引入新的内存泄露。如果Map中的某对值是这样的,以后再没有机会调用ThreadLocal的get/set/remove方法,那么object就内存泄露了。下面引出

面试问题二:ThreadLocal为什么会引起内存泄露?要怎么解决?

为什么会引起,问题一中已经说明了。怎么解决答案在上面。不过还是得进一步说明一下,java建议ThreadLocal定义成static的,其实意思就是说,ThreadLocal是属于类的,只要不手动置为null,对象不会被回收的,就不会有内存泄露问题。如果非要明确回收,那么ThreadLoca引用被置null前,手动调用一下remove,这样把线程中ThreadLocalMap中ThreadLocal对应的key value给去掉。

 

 

ThreadLocal的源码

Java弱引用(WeakReference)的理解与使用

ThreadLocal分析其弱引用和可能引起的内存泄漏

ThreadLocal原理及内存泄露预防

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