- ThreadLocal
- 1. 简介
- 2. 常用方法
- 3. 基本使用
- 3.1 未使用案例
- 3.2 使用ThreadLocal
- 3.3 synchronized同步方式
- 3.4 ThreadLocal与synchronized的区别
- 4. 内部结构
- 4.1 设计说明
- 4.2 设计优势
- 5. 核心方法源码分析
- 5.1 set()
- 5.2 get ()
- 5.3 remove()
- 5.4 *initialValue()*
- 6.内存泄露分析
- 6.1 **强引用**
- 6.2 **弱引用**
- 6.3 ThreadLocalMap中的key使用强引用分析
- 6.4 ThreadLocalMap中的key使用强引用分析
- 6.5 避免内存泄露
1. 简介参考：
- https://blog.csdn.net/weixin_44050144/article/details/113061884
- 哔哩哔哩黑马ThreadLocal视频
2. 常用方法[!NOTE]
从Java官方文档中的描述：ThreadLocal类用来提供线程内部的局部变量。这种变量在多线程环境下访问（通过get和set方法访问）时能保证各个线程的变量相对独立于其他线程内的变量。ThreadLocal实例通常来说都是private static类型的，用于关联线程和线程上下文。
我们可以得知 ThreadLocal 的作用是：提供线程内的局部变量，不同的线程之间不会相互干扰，这种变量在线程的生命周期内起作用，减少同一个线程内多个函数或组件之间一些公共变量传递的复杂度。
- 线程并发: 在多线程并发的场景下
- 传递数据: 我们可以通过ThreadLocal在同一线程，不同组件中传递公共变量
- 线程隔离: 每个线程的变量都是独立的，不会互相影响
| 方法声明 | 描述 |
|---|---|
| ThreadLocal() | 创建ThreadLocal对象 |
| public void set( T value) | 设置当前线程绑定的局部变量 |
| public T get() | 获取当前线程绑定的局部变量 |
| public void remove() | 移除当前线程绑定的局部变量 |
public class MyDemo {
private String content;
private String getContent() {
return content;
}
private void setContent(String content) {
this.content = content;
}
public static void main(String[] args) {
MyDemo demo = new MyDemo();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
Thread thread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
demo.setContent(Thread.currentThread().getName() + "的数据");
System.out.println("-----------------------");
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + demo.getContent());
}
});
thread.setName("线程" + i);
thread.start();
}
}
}
3.2 使用ThreadLocal[!NOTE]
从结果可以看出多个线程在访问同一个变量的时候出现的异常，线程间的数据没有隔离。
public class MyDemo1 {
private static ThreadLocal tl = new ThreadLocal<>();
private String content;
private String getContent() {
return tl.get();
}
private void setContent(String content) {
tl.set(content);
}
public static void main(String[] args) {
MyDemo demo = new MyDemo();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
Thread thread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
demo.setContent(Thread.currentThread().getName() + "的数据");
System.out.println("-----------------------");
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + demo.getContent());
}
});
thread.setName("线程" + i);
thread.start();
}
}
}
3.3 synchronized同步方式[!NOTE]
使用ThreadLocal解决了问题。
public class Demo02 {
private String content;
public String getContent() {
return content;
}
public void setContent(String content) {
this.content = content;
}
public static void main(String[] args) {
Demo02 demo02 = new Demo02();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
Thread t = new Thread(){
@Override
public void run() {
synchronized (Demo02.class){
demo02.setContent(Thread.currentThread().getName() + "的数据");
System.out.println("-------------------------------------");
String content = demo02.getContent();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + content);
}
}
};
t.setName("线程" + i);
t.start();
}
}
}
3.4 ThreadLocal与synchronized的区别[!NOTE]
加锁也解决了线程安全问题，频繁的加锁释放锁造成了性能损失。
| synchronized | ThreadLocal | |
|---|---|---|
| 原理 | 同步机制采用’以时间换空间’的方式, 只提供了一份变量,让不同的线程排队访问 | ThreadLocal采用’以空间换时间’的方式, 为每一个线程都提供了一份变量的副本,从而实现同时访问而相不干扰 |
| 侧重点 | 多个线程之间访问资源的同步 | 多线程中让每个线程之间的数据相互隔离 |
4. 内部结构 4.1 设计说明[!NOTE]
虽然使用ThreadLocal和synchronized都能解决问题,但是使用ThreadLocal更为合适,因为这样可以使程序拥有更高的并发性。
4.2 设计优势[!NOTE]
每个Thread维护一个ThreadLocalMap，这个Map的key是ThreadLocal实例本身，value才是真正要存储的值Object。
5. 核心方法源码分析 5.1 set()[!NOTE]
- 这样设计之后每个Map存储的Entry数量就会变少。因为之前的存储数量由Thread的数量决定，现在是由ThreadLocal的数量决定。在实际运用当中，往往ThreadLocal的数量要少于Thread的数量
- 当Thread销毁之后，对应的ThreadLocalMap也会随之销毁，能减少内存的使用
public void set(T value) {
// 获取当前线程对象
Thread t = Thread.currentThread();
// 获取此线程对象中维护的ThreadLocalMap对象
ThreadLocalMap map = getMap(t);
// 判断map是否存在
if (map != null)
// 存在则调用map.set设置此实体entry
map.set(this, value);
else
// 1）当前线程Thread 不存在ThreadLocalMap对象
// 2）则调用createMap进行ThreadLocalMap对象的初始化
// 3）并将 t(当前线程)和value(t对应的值)作为第一个entry存放至ThreadLocalMap中
createMap(t, value);
}
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
void createMap(Thread t, T firstValue) {
//这里的this是调用此方法的threadLocal
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
5.2 get ()[!TTP]
- 首先获取当前线程，并根据当前线程获取一个Map
- 如果获取的Map不为空，则将参数设置到Map中（当前ThreadLocal的引用作为key）
- 如果Map为空，则给该线程创建 Map，并设置初始值
public T get() {
// 获取当前线程对象
Thread t = Thread.currentThread();
// 获取此线程对象中维护的ThreadLocalMap对象
ThreadLocalMap map = getMap(t);
// 如果此map存在
if (map != null) {
// 以当前的ThreadLocal 为 key，调用getEntry获取对应的存储实体e
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
// 对e进行判空
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
// 获取存储实体 e 对应的 value值
// 即为我们想要的当前线程对应此ThreadLocal的值
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
return setInitialValue();
}
private T setInitialValue() {
// 调用initialValue获取初始化的值
// 此方法可以被子类重写, 如果不重写默认返回null
T value = initialValue();
// 获取当前线程对象
Thread t = Thread.currentThread();
// 获取此线程对象中维护的ThreadLocalMap对象
ThreadLocalMap map = getMap(t);
// 判断map是否存在
if (map != null)
// 存在则调用map.set设置此实体entry
map.set(this, value);
else
// 1）当前线程Thread 不存在ThreadLocalMap对象
// 2）则调用createMap进行ThreadLocalMap对象的初始化
// 3）并将 t(当前线程)和value(t对应的值)作为第一个entry存放至ThreadLocalMap中
createMap(t, value);
// 返回设置的值value
return value;
}
5.3 remove()[!NOTE]
先获取当前线程的 ThreadLocalMap 变量，如果存在则返回值，不存在则创建并返回初始值。
public void remove() {
// 获取当前线程对象中维护的ThreadLocalMap对象
ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
// 如果此map存在
if (m != null)
// 存在则调用map.remove
// 以当前ThreadLocal为key删除对应的实体entry
m.remove(this);
}
5.4 initialValue()[!NOTE]
- 首先获取当前线程，并根据当前线程获取一个Map
- 如果获取的Map不为空，则移除当前ThreadLocal对象对应的entry
protected T initialValue() {
return null;
}
6.内存泄露分析
6.1 强引用
6.2 弱引用[!NOTE]
强引用（“Strong” Reference），就是我们最常见的普通对象引用，只要还有强引用指向一个对象，就能表明对象还“活着”，垃圾回收器就不会回收这种对象。
6.3 ThreadLocalMap中的key使用强引用分析[!NOTE]
弱引用（WeakReference），垃圾回收器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。
6.4 ThreadLocalMap中的key使用强引用分析[!NOTE]
假设在业务代码中使用完ThreadLocal ，threadLocal Ref被回收了。 但是因为threadLocalMap的Entry强引用了threadLocal，造成threadLocal无法被回收。 在没有手动删除这个Entry以及CurrentThread依然运行的前提下，始终有强引用链 threadRef->currentThread->threadLocalMap->entry，Entry就不会被回收（Entry中包括了ThreadLocal实例和value），导致Entry内存泄漏。也就是说，ThreadLocalMap中的key使用了强引用， 是无法完全避免内存泄漏的。
6.5 避免内存泄露[!NOTE]
同样假设在业务代码中使用完ThreadLocal ，threadLocal Ref被回收了。 由于ThreadLocalMap只持有ThreadLocal的弱引用，没有任何强引用指向threadlocal实例, 所以threadlocal就可以顺利被gc回收，此时Entry中的key=null。但是在没有手动删除这个Entry以及CurrentThread依然运行的前提下，也存在有强引用链 threadRef->currentThread->threadLocalMap->entry -> value ，value不会被回收， 而这块value永远不会被访问到了，导致value内存泄漏。 也就是说，ThreadLocalMap中的key使用了弱引用， 也有可能内存泄漏。
使用完毕调用remove()方法
弱引用情况下：
在ThreadLocalMap中的set/getEntry方法中，会对key为null（也即是ThreadLocal为null）进行判断，如果为null的话，那么是会对value置为null的。
