ThreadLocal

ThreadLocal

作用

ThreadLocal是本地线程变量,而ThreadLocal中存放的是该线程的变量,且只能被本线程访问。ThreadLocal 为每个线程都创建了变量副本,从而避免了并发访问冲突。

下面让我们来看一个例子:

public class ThreadLocalTest02 {

    public static void main(String[] args) {

        ThreadLocal local = new ThreadLocal<>();

        IntStream.range(0, 10).forEach(i -> new Thread(() -> {
            local.set(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            System.out.println("线程:" + Thread.currentThread().getName() + ",local:" + local.get());
        }).start());
    }
}

输出结果:
线程:Thread-0,local:Thread-0:0
线程:Thread-1,local:Thread-1:1
线程:Thread-2,local:Thread-2:2
线程:Thread-3,local:Thread-3:3
线程:Thread-4,local:Thread-4:4
线程:Thread-5,local:Thread-5:5
线程:Thread-6,local:Thread-6:6
线程:Thread-7,local:Thread-7:7
线程:Thread-8,local:Thread-8:8
线程:Thread-9,local:Thread-9:9

从结果可以看到,每一个线程都有自己的local 值,这就是TheadLocal的基本使用 。

下面我们从源码的角度来分析一下,ThreadLocal的工作原理。

ThreadLocal 源码分析

1、set 方法

/**
 * Sets the current thread's copy of this thread-local variable
 * to the specified value.  Most subclasses will have no need to
 * override this method, relying solely on the {@link #initialValue}
 * method to set the values of thread-locals.
 *
 * @param value the value to be stored in the current thread's copy of
 *        this thread-local.
 */
public void set(T value) {
    //首先获取当前线程对象
    Thread t = Thread.currentThread();
    //获取线程中变量 ThreadLocal.ThreadLocalMap
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    //如果不为空,
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    else
        //如果为空,初始化该线程对象的map变量,其中key 为当前的threadlocal 变量
        createMap(t, value);
}

/**
 * Create the map associated with a ThreadLocal. Overridden in
 * InheritableThreadLocal.
 *
 * @param t the current thread
 * @param firstValue value for the initial entry of the map
 */
//初始化线程内部变量 threadLocals ,key 为当前 threadlocal
void createMap(Thread t, T firstValue) {
    t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}

/**
 * Construct a new map initially containing (firstKey, firstValue).
 * ThreadLocalMaps are constructed lazily, so we only create
 * one when we have at least one entry to put in it.
 */
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);
}


static class Entry extends WeakReference> {
    /** The value associated with this ThreadLocal. */
    Object value;

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

其中ThreadLocalMapThreadLocal的一个静态内部类,里面定义了Entry来保存数据。而且是继承的弱引用。在Entry内部使用ThreadLocal作为key,使用我们设置的value

作为value。对于每个线程内部有个ThreadLocal.ThreadLocalMap变量,存取值的时候,也是从这个容器中来获取。

2、get方法

/**
 * Returns the value in the current thread's copy of this
 * thread-local variable.  If the variable has no value for the
 * current thread, it is first initialized to the value returned
 * by an invocation of the {@link #initialValue} method.
 *
 * @return the current thread's value of this thread-local
 */
public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    return setInitialValue();
}

通过上面的分析,相信你对该方法已经有所理解了,首先获取当前线程,然后通过key threadlocal 获取设置的value

ThreadLocal 内存泄露问题是怎么导致的?

ThreadLocalMap 中使用的 key 为 ThreadLocal 的弱引用,而 value 是强引用。所以,如果 ThreadLocal 没有被外部强引用的情况下,在垃圾回收的时候,key 会被清理掉,而 value 不会被清理掉。

这样一来,ThreadLocalMap 中就会出现 key 为 null 的 Entry。假如我们不做任何措施的话,value 永远无法被 GC 回收,这个时候就可能会产生内存泄露。ThreadLocalMap 实现中已经考虑了这种情况,在调用 set()get()remove() 方法的时候,会清理掉 key 为 null 的记录。使用完 ThreadLocal方法后最好手动调用remove()方法

static class Entry extends WeakReference> {
    /** The value associated with this ThreadLocal. */
    Object value;

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

弱引用介绍:

如果一个对象只具有弱引用,那就类似于可有可无的生活用品。弱引用与软引用的区别在于:只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它 所管辖的内存区域的过程中,一旦发现了只具有弱引用的对象,不管当前内存空间足够与否,都会回收它的内存。不过,由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程, 因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。

弱引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用,如果弱引用所引用的对象被垃圾回收,Java 虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。


著作权归Guide所有 原文链接:https://javaguide.cn/java/concurrent/java-concurrent-question...

参考文献:ThreadLocal,一篇文章就够了 - 知乎 (zhihu.com)

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