threadlocal用法示例,threadlocal实现

　　00-1010前言：ThreadLocal原理快速启动。ThreadLocal相关类图setgetremove summary ThreadLocal内存泄漏为什么会有内存泄漏？为什么使用弱引用？解决方案摘要

　　00-1010这几天我在看《Java并发编程之美》的时候又遇到了这个类ThradLocal。不得不说，这个类平时很多场景都能找到，所以我对它做了系统的学习，然后输出到这个博客上。那么，什么是ThreadLocal呢？众所周知，多线程访问同一个共享变量容易出现并发问题，尤其是多线程写入同一个共享变量时。一般来说，为了避免这种情况，我们会使用关键字synchronized来锁定代码块。但是这种方法会让没有获得锁的线程阻塞等待，另外就是用户需要对锁有所了解，这无疑增加了编程的难度。实际上，ThreadLocal可以做到这一点，尽管ThreadLocal似乎没有解决这个问题。ThreadLocal是由JDK包提供的，它提供了ThreadLocal变量，也就是说，如果你创建了一个ThreadLocal变量，那么每个访问这个变量的线程都会有这个变量的本地副本。当多个线程操作这个变量时，实际上是在自己的本地内存中操作这个变量，从而避免了线程安全的问题。

　　如图所示：

　　包cuit . pymjl . thrad local；/* * * * @作者Pymjl * @版* @ date 2022/7/1 10:56 * */公共类MainTest { static ThreadLocalString thread local=new thread local()；静态void print(String str) {//打印当前线程本地内存中局部变量的值system . out . println(str : thread local . get())；//清除本地内存中的本地变量thread local . remove()；} public static void main(string[]args){ thread t1=new thread(newrunnable(){ @ override public void run(){//设置thread 1中局部变量的值thread local . Set( thread 1 local variable )；//调用打印方法print( thread 1 )；//打印局部变量system . out . println( after remove : thread local . get())；} });thread T2=new thread(newrunnable(){ @ override public void run(){//设置thread 1中局部变量的值thread local . Set( thread 2 local variable )；//调用打印方法print( thread 2 )；//打印局部变量system . out . println( after remove : thread local . get())；} });t1 . start()；T2 . start()；} }运行结果如图所示：

前言

快速开始

我们先来看一下ThreadLocal 相关类的类图结构，如图所示：

　　这时

　　图可知， Thread 类中有一个threadLocals 和一个inheritableThreadLocals ，它们都是ThreadLocalMap 类型的变量，而ThreadLocalMap 是一个定制化的Hashmap 。在默认情况下，每个线程中的这两个变量都为null ，只有当前线程第一次调用ThreadLocal 的set 或者get 方法时才会创建它们。其实每个线程的本地变量不是存放在ThreadLocal 实例里面，而是存放在调用线程的threadLocals 变量里面。也就是说， ThreadLocal 类型的本地变量存放在具体的线程内存空间中。ThreadLocal 就是一个工具壳，它通过set 方法把value 值放入调用线程的threadLocals 里面并存放起来，当调用线程调用它的get 方法时，再从当前线程的threadLocals 变量里面将其拿出来使用。如果调用线程一直不终止，那么这个本地变量会一直存放在调用线程的threadLocals 变量里面，所以当不需要使用本地变量时可以通过调用ThreadLocal 变量的remove 方法，从当前线程的threadLocals 里面删除该本地变量。另外， Thread 里面的threadLocals 为何被设计为map 结构？很明显是因为每个线程可以关联多个ThreadLocal 变量。接下来我们来看看ThreadLocal的set、get、以及remove的源码

set

    public void set(T value) {        // 1.获取当前线程（调用者线程）        Thread t = Thread.currentThread();        // 2.以当前线程作为key值，去查找对应的线程变量，找到对应的map        ThreadLocalMap map = getMap(t);        if (map != null) {            // 3.如果map不为null，则直接添加元素            map.set(this, value);       } else {            // 4.否则就先创建map，再添加元素            createMap(t, value);       }   }

    void createMap(Thread t, T firstValue) {        /**         * 这里是创建一个ThreadLocalMap，以当前调用线程的实例对象为key，初始值为value         * 然后放入当前线程的Therad.threadLocals属性里面         */        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);   }

    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {        //这里就是直接获取调用线程的成员属性threadlocals        return t.threadLocals;   }

get

    public T get() {        // 1.获取当前线程        Thread t = Thread.currentThread();        // 2.获取当前线程的threadlocals，即ThreadLocalMap        ThreadLocalMap map = getMap(t);        // 3.如果map不为null，则直接返回对应的值        if (map != null) {            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);            if (e != null) {                @SuppressWarnings("unchecked")                T result = (T)e.value;                return result;           }       }        // 4.否则，则进行初始化        return setInitialValue();   }

下面是setInitialValue的代码

private T setInitialValue() {    //初始化属性，其实就是null    T value = initialValue();    //获取当前线程    Thread t = Thread.currentThread();    //通过当前线程获取ThreadLocalMap    ThreadLocalMap map = getMap(t);    //如果map不为null，则直接添加元素    if (map != null) {        map.set(this, value);   } else {        //否则就创建，然后将创建好的map放入当前线程的属性threadlocals        createMap(t, value);   }        //将当前ThreadLocal实例注册进TerminatingThreadLocal类里面    if (this instanceof TerminatingThreadLocal) {        TerminatingThreadLocal.register((TerminatingThreadLocal<?>) this);   }    return value;}

这里我需要补充说明一下TerminatingThreadLocal。这个类是jdk11新出的，jdk8中并没有这个类，所以在网上很多源码分析中并未看见这个类的相关说明。这个类我看了一下源码，其作用应该是避免ThreadLocal内存泄露的问题(感兴趣的可以去看看源码，若有错误，还请指正)。这是官方对其的解释：

/** * A thread-local variable that is notified when a thread terminates and * it has been initialized in the terminating thread (even if it was * initialized with a null value). * 一个线程局部变量， * 当一个线程终止并且它已经在终止线程中被初始化时被通知（即使它被初始化为一个空值）。 */

remove

     public void remove() {         //如果当前线程的threadLocals 变量不为空， 则删除当前线程中指定ThreadLocal 实例的本地变量。         ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());         if (m != null) {             m.remove(this);         }     }

小结

在每个线程内部都有一个名为threadLocals 的成员变量，该变量的类型为Hash Map ，其中key 为我们定义的ThreadLocal 变量的this 引用， value 则为我们使用set 方法设置的值。每个线程的本地变量存放在线程自己的内存变量threadLocals 中，如果当前线程一直不消亡，那么这些本地变量会一直存在，所以可能会造成内存溢出，因此使用完毕后要记得调用ThreadLocal 的remove 方法删除对应线程的threadLocals 中的本地变量。

ThreadLocal内存泄露

为什么会出现内存泄漏？

ThreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作为key，如果一个ThreadLocal没有外部强引用来引用它，那么系统 GC 的时候，这个ThreadLocal势必会被回收，这样一来，ThreadLocalMap中就会出现key为null的Entry，就没有办法访问这些key为null的Entry的value，如果当前线程再迟迟不结束的话，这些key为null的Entry的value就会一直存在一条强引用链：Thread Ref -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry -> value永远无法回收，造成内存泄漏。其实，ThreadLocalMap的设计中已经考虑到这种情况，也加上了一些防护措施：在ThreadLocal的get(),set(),remove()的时候都会清除线程ThreadLocalMap里所有key为null的value。但是这些被动的预防措施并不能保证不会内存泄漏：

　　使用static的ThreadLocal，延长了ThreadLocal的生命周期，可能导致的内存泄漏分配使用了ThreadLocal又不再调用get(),set(),remove()方法，那么就会导致内存泄漏

为什么使用弱引用？

既然我们都知道，使用了弱引用会造成ThreadLocalMap内存泄漏，那么官方为什么依然使用弱引用而不是强引用呢？这就要从使用弱引用和强引用的区别来说起了：

　　如果使用强引用：我们知道，ThreadLocalMap的生命周期基本和Thread的生命周期一样，当前线程如果没有终止，那么ThreadLocalMap始终不会被GC回收，而ThreadLocalMap持有对ThreadLocal的强引用，那么ThreadLocal也不会被回收，当线程生命周期长，如果没有手动删除，则会造成kv累积，从而导致OOM如果使用弱引用：弱引用中的对象具有很短的声明周期，因为在系统GC时，只要发现弱引用，不管堆空间是否足够，都会将对象进行回收。而当ThreadLocal的强引用被回收时，ThreadLocalMap所持有的弱引用也会被回收，如果没有手动删除kv，那么会造成value累积，也会导致OOM对比可知，使用弱引用至少可以保证不会因为map的key累积从而导致OOM，而对应的value可以通过remove，get，set方法在下一次调用时被清除。可见，内存泄露的根源不是弱引用，而是ThreadLocalMap的生命周期和Thread一样长，造成累积导致的

解决方法

既然问题的根源是value的累积造成OOM，那么我们对症下药，每次使用完ThreadLocal调用remove()方法清理掉就行了。

总结

到此这篇关于Java ThreadLocal类详解的文章就介绍到这了,更多相关Java ThreadLocal 内容请搜索盛行IT以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持盛行IT！

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