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ThreadLocal剖析

通常情况下,我们创建的变量都是可用被任何一个线程访问并修改的。这就会导致一系列的问题,比如说两个人去打工,如果两个人公用一个账户存钱,那么后续必然会产生一些争执,最好的解决方法就是给他们两个人每个人都分配一个属于自己的账户,这样讲避免了争执。

这个推广到线程上就是使用ThreadLoad来避免线程之间的竞争。

ThreadLocal原理,使用注意点,应用场景有哪些?

回答四个主要点:

  • ThreadLocal是什么?
  • ThreadLocal原理
  • ThreadLocal使用注意点
  • ThreadLocal的应用场景

ThreadLocal是什么?

ThreadLocal,即线程本地变量。如果你创建了一个ThreadLocal变量,那么访问这个变量的每个线程都会有这个变量的一个本地拷贝,多个线程操作这个变量的时候,实际是操作自己本地内存里面的变量,从而起到线程隔离的作用,避免了线程安全问题。

//创建一个ThreadLocal变量
static ThreadLocal<String> localVariable = new ThreadLocal<>();
           

ThreadLocal原理

ThreadLocal内存结构图:

ThreadLocal剖析

由结构图是可以看出:

  • Thread对象中持有一个ThreadLocal.ThreadLocalMap的成员变量。
  • ThreadLocalMap内部维护了Entry数组,每个Entry代表一个完整的对象,key是ThreadLocal本身,value是ThreadLocal的泛型值。

对照着几段关键源码来看,更容易理解一点

public class Thread implements Runnable {
 ......
//与此线程有关的ThreadLocal值。由ThreadLocal类维护
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

//与此线程有关的InheritableThreadLocal值。由InheritableThreadLocal类维护
ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;
 ......
}
           

从Thread类源码可以看出Thread类中有一个threadLocals和一个inheritableThreadLocals变量,他们都是ThreadLocalMap类型的变量。

ThreadLocal中的关键方法set()和get()

public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread(); //获取当前线程t
        ThreadLocalMap map = getMap(t);  //根据当前线程获取到ThreadLocalMap
        if (map != null)
            map.set(this, value); //K,V设置到ThreadLocalMap中
        else
            createMap(t, value); //创建一个新的ThreadLocalMap
    }
    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();//获取当前线程t
        ThreadLocalMap map = getMap(t);//根据当前线程获取到ThreadLocalMap
        if (map != null) {
            //由this(即ThreadLoca对象)得到对应的Value,即ThreadLocal的泛型值
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value; 
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }
           

通过源码我们得知,最终的变量是存放在了当前线程的ThreadLocalMap中,并不是存在Threadlocal上。

每个Thread中都具备一个ThreadLocalMap,而ThreadLocal可以存储以ThreadLocal为key,Object对象为value的键值对。

ThreadLocalMap的Entry数组

static class ThreadLocalMap {
    static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
        /** The value associated with this ThreadLocal. */
        Object value;
        Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
            super(k);
            value = v;
        }
    }
}
           

所以怎么回答**「ThreadLocal的实现原理」**?如下,最好是能结合以上结构图一起说明

  • Thread类有一个类型为ThreadLocal.ThreadLocalMap的实例变量threadLocals,即每个线程都有一个属于自己的ThreadLocalMap。
  • ThreadLocalMap内部维护着Entry数组,每个Entry代表一个完整的对象,key是ThreadLocal本身,value是ThreadLocal的泛型值。
  • 每个线程在往ThreadLocal里设置值的时候,都是往自己的ThreadLocalMap里存,读也是以某个ThreadLocal作为引用,在自己的map里找对应的key,从而实现了线程隔离。

ThreadLocal 内存泄露问题

先看看一下的TreadLocal的引用示意图:

ThreadLocal剖析

ThreadLocalMap中使用的 key 为 ThreadLocal 的弱引用,而value为强引用,如下

ThreadLocal剖析
弱引用:只要垃圾回收机制一运行,不管JVM的内存空间是否充足,都会回收该对象占用的内存。

弱引用比较容易被回收。因此,如果ThreadLocal(ThreadLocalMap的Key)被垃圾回收器回收了,但是因为ThreadLocalMap生命周期和Thread是一样的,它这时候如果不被回收,就会出现这种情况:ThreadLocalMap的key没了,value还在,这就会**「造成了内存泄漏问题」。如何「解决内存泄漏问题」**?使用完ThreadLocal后,及时调用remove()方法释放内存空间。

ThreadLocal的应用场景

  • 数据库连接池
  • 会话管理中使用

最后

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ThreadLocal剖析