ThreadLocal-526互联

什么是ThreadLocal

ThreadLocal提供了线程局部变量. 这些变量和正常的变量不同,因为每一个线程在访问ThreadLocal实例的时候都有自己独立的变量副本.
ThreadLocal实例通常是类的私有静态字段,使用它的目的是希望将状态(用户ID、事务ID) 与线程关联起来
通俗易懂: 实现每一个线程都有自己的专属本地变量副本

ThreadLocal能解决什么问题

我们知道解决线程安全问题,要么用synchronzied、ReentrantLock、或者用原子类, 这类解决方法说白了都是通过加锁的方式
而 ThreadLocal则是每个线程都存有自己的本地变量副本,各玩各的互不打扰

ThreadLocal需要注意的点

使用完ThreadLocal一定要手动的remove

如果是使用线程池处理业务,会存在线程复用的情况,上一段业务处理的结果没有清空会影响到下一段业务,造成数据错乱,严重的会造成内存溢出

代码

下面的submit执行逻辑如果没有手动remove,就会导致累加操作无限下去,

class Number {
    ThreadLocal<Integer> threadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> 0);

    public void add(){
        threadLocal.set(threadLocal.get() + 1);
    }
}

public class ThreadLocal003 {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);

        Number number = new Number();

        for (int i = 0;i < 10;i++){
            executorService.submit(() -> {
                try {
                    Integer beforeInt = number.threadLocal.get();
                    number.add();
                    Integer afterInt = number.threadLocal.get();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t\t beforeInt: " + beforeInt + "---afterInt: " + afterInt);
                } finally {
                    number.threadLocal.remove();
                }
            });
        }

    }
}

为什么ThreadLocal会有内存泄露的风险
- 什么是内存泄漏
  - 不再会被使用的对象或者变量占用的内存不能被回收
- 弱引用修饰ThreadLocal 保证了 Entry对象中的key 指向ThreadLocal对象能被及时回收,但是 v指向的对象是需要调用set get 方法发现key是null才会回收整个Entry, 因此弱引用不能百分比解决内存泄漏问题.
  - 我们不使用某个ThreadLocal对象后,一定要调用remove方法删除它
  - 尤其是线程池中,不仅仅是内存泄漏的问题,因为线程池中的线程是复用的,意味着线程的ThreadLocalMap对象也是重复使用的,如果不手动调用remove方法,那么后面的线程就有可能获取到上一个线程遗留下来的value值,造成bug
为什么ThreadLocalMap 里的entry对象需要继承WeakReference(弱引用)
- 栈强引用指向ThreadLocal 对象, ThreadLocalMap 引用指向ThreadLocal对象
- 如果是entry对象是强引用指向ThreadLocal, 一旦栈的强引用被回收后, entry对象key指向ThreadLocal不能被gc回收,造成内存泄漏
- 如果是弱引用,就会减少内存泄漏的问题

ThreadLocal源码分析

Thread、ThreadLocal、ThreadLocalMap之间的关系
- ThreadLocalMap是ThreadLocal的静态内部类
- Thread类中存在 ThreadLocalMap属性
- ThreadLocalMap 是一个保存ThreadLocal对象的map(ThreadLocal作为key)

属性说明

/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
 * by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

/*
 * InheritableThreadLocal values pertaining to this thread. This map is
 * maintained by the InheritableThreadLocal class.
 */
ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;

公共方法

ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
    return t.threadLocals;
}

private T setInitialValue() {
    
    // 初始值是null
    T value = initialValue();
    Thread t = Thread.currentThread();
    
    // 获取map
    // map如果是null 则创建map,key是ThreadLocal value是 初始值value 长度大小默认是18
    // map不是null,则 put进去
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    else
        createMap(t, value);
    return value;
}

get方法

public T get() {
    // 获取到当前线程
    Thread t = Thread.currentThread();
    
    // 当前线程的ThreadLocalMap
    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;
        }
    }
    // 初始化
    return setInitialValue();
}

总结、

ThreadLocal并不解决线程间共享数据的问题
适用于变量在线程间隔离且在方法间共享的场景
ThreadLocal在各个线程创建了独立的变量副本避免了线程安全问题
ThreadLocalMap的Entry对 ThreadLocal的引用为弱引用, 避免了ThreadLocal无法被回收的问题
get set remove方法都会通过exoungStaleEntry方法回收k = null的键, 从而防止value内存泄漏