ThreadLocal的使用
1. ThreadLocal介绍
ThreadLocal顾名思义,就是线程的本地变量,只有当前线程可见,对其他线程来说是封闭且隔离的。每一个线程为自己本身创建ThreadLocal变量,只有当前线程可以访问,其他的线程不可以,从根源上避免了多个线程对共享资源的竞争问题,提高程序的执行效率。
2. ThreadLocal的基本使用
这里以创建两个线程的ThreadLocal为例子,来说明ThreadLocal的基本使用,相关代码如下:
private static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();public static void print(String threadName) {System.out.println("线程名:" + threadName + " 线程变量:" + threadLocal.get());// 移除线程变量threadLocal.remove();}public static void main(String[] args) {new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {threadLocal.set("local1");print("线程1");System.out.println("after remove:" + threadLocal.get());}}, "线程1").start();new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {threadLocal.set("local2");print("线程2");System.out.println("after remove:" + threadLocal.get());}}, "线程2").start();}
程序结果如下:

可以看到每一个线程都获取到了本身的线程变量,线程之间相互不影响。
3. ThreadLocal的实现原理
ThreadLocal如何实现线程变量之间互相不影响的呢?很简单,每一个线程都保存一份变量副本即可,下面将从设置值到取值的整个过程来说明。
ThreadLocal的设置值的方法是set, 源码如下:
public void set(T value) {// 获取当前线程对象Thread t = Thread.currentThread();// 获取ThreadLocalMap对象ThreadLocalMap map = getMap(t);if (map != null)// 不为空,直接将新值覆盖旧值map.set(this, value);else// 为空则进行初始化createMap(t, value);}ThreadLocalMap getMap(Thread t) {return t.threadLocals;}ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
getMap方法返回的是每一个线程的threadLocals属性,threadLocals属性为ThreadLocal.ThreadLocalMap类型,保存每一个线程的ThreadLocal变量,其初始化在map=null的情况下进行,执行 createMap(t, value)方法进行初始化。
void createMap(Thread t, T firstValue) {t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);}ThreadLocalMap(ThreadLocal<?> firstKey, Object firstValue) {table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];// 通过hash运算计算出threadLocal的位置int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);size = 1;setThreshold(INITIAL_CAPACITY);}static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {/** The value associated with this ThreadLocal. */Object value;Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {super(k);value = v;}}
ThreadMap中的Entry的key为弱引用类型(这也就是为什么TheadLocal会存在内存泄漏的原因,后面解释)。当我们要进行取值时,则执行如下get方法,将ThreadLocal中的Entry取出,如果不存在,则会进行清理操作。
public T get() {Thread t = Thread.currentThread();ThreadLocalMap map = getMap(t);if (map != null) {// 不为空,则直接将之取出ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);if (e != null) {@SuppressWarnings("unchecked")T result = (T)e.value;return result;}}// 为空,执行初始化操作return setInitialValue();}
private Entry getEntry(ThreadLocal<?> key) {int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);Entry e = table[i];if (e != null && e.get() == key)return e;else// 执行清理操作return getEntryAfterMiss(key, i, e);}
private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal<?> key, int i, Entry e) {Entry[] tab = table;int len = tab.length;while (e != null) {ThreadLocal<?> k = e.get();if (k == key)return e;if (k == null)expungeStaleEntry(i);elsei = nextIndex(i, len);e = tab[i];}return null;} private T setInitialValue() {T value = initialValue();Thread t = Thread.currentThread();ThreadLocalMap map = getMap(t);if (map != null)map.set(this, value);elsecreateMap(t, value);return value;}
4. ThreadLocal的内存泄漏问题的理解
ThreadLocal变量间的引用关系如下图所示:

当我们的ThreadLocal引用变成null时,由于ThreadMap的生命周期和当前线程一样,当前线程不结束,系统不会进行垃圾回收,这就造成一个现象:Entry中的key=null, 而value却存在,但我们无法在获取到value的值,这就造成内存泄漏。虽然在get方法中,当我们获取不到key的值时,会执行getEntryAfterMiss进行垃圾清理,但如果我们就一直访问key存在的Entry,getEntryAfterMiss方法就无法执行,内存泄漏还是存在,最稳妥的方法就是我们每次用完后都执行Remove操作,将变量手动清理。
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