ThreadLocal

2024-03-09 15:08:53

文章目录

一、ThreadLocal是什么？
二、ThreadLocal简单工作原理
三、ThreadLocal的使用
- - 1.ThreadLocal与数据安全性
  - 2.ThreadLocal与内存泄漏

一、ThreadLocal是什么？

threadLocal是线程的一个局部变量，只有当前线程可以访问的数据，自然是线程安全的.ThreadLocal实际上是通过避免变量共享的方式解决并发问题。

二、ThreadLocal简单工作原理

我们先看一看ThreadLocalMap，它是ThreadLocal里面的一个静态内部类，因为在ThreadLocal简单原理我们旨在构建一个初步印象。可以暂时把ThreadLocalMap理解为HashMap对待。

  static class ThreadLocalMap {

        /**
         * The entries in this hash map extend WeakReference, using
         * its main ref field as the key (which is always a
         * ThreadLocal object).  Note that null keys (i.e. entry.get()
         * == null) mean that the key is no longer referenced, so the
         * entry can be expunged from table.  Such entries are referred to
         * as "stale entries" in the code that follows.
         */
        static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
            /** The value associated with this ThreadLocal. */
            Object value;

            Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
       private Entry[] table;
       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
                return getEntryAfterMiss(key, i, e);
        }
             

        }

1.ThreadLocal怎么设置值的？

1.1 ThreadLocal.set方法

 public void set(T value) {
        //1.获取当前运行的线程
        Thread t = Thread.currentThread();
        //2.获取当前线程的map
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        //3.如果map不为空，以自身为key，设置进入treadLocalMap对象中
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

1.2 如何获取当前线程的map

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

由此我们可以知道线程的threadLocals属性就是存储我们设置的变量的

2.ThreadLocal怎么获取值的？

2.1 ThreadLocal.get方法

public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        //1.从当前线程获取ThreadLocalMap对象
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        //2.ThreadLocalMap不为空的时候，根据自己获得对应的值
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        //3.ThreadLocalMap为空的时候，根据设置值为null
        return setInitialValue();
    }

private T setInitialValue() {
        T value = initialValue();
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
        return value;
    }

我们来总结一下，简单来说ThreadLocal里面有一个内部类叫做ThreadLocalMap，这个类可以根据key获取value。每个线程都存有变量threadLocals存储这个类型的实例。ThreadLocal获取和设置值，实际上就是对当前线程的threadLocals变量进行相应操作。

如图所示：
同种颜色代表同一对象，每个线程的里面变量互不干扰

3.为什么threadLocal这样设计？

我先假设一种方案对比一下threadLocal这样设计的好处

1.bad设计方案描述

ThreadLocalMap仍然是ThreadLocal的一个内部类，但是key的类型是Thread对象，每次设置值变成以当前线程为key。也可以完成功能。
如图所示：

2.为什么ThreadLocalMap实例对象属于Thread

ThreadLocalMap实例对象属于Thread易于理解
ThreadLocalMap实例对象属于Thread不容易内存泄露
如果ThreadLocalMap属于ThreadLocalMap里面的key为thread，那么只要ThreadLocal对象存在，那么map里面的Thread对象就永远不会被回收。但是threadLocal的生命周期往往可能比线程长，这种方案容易造成内存泄漏

三、ThreadLocal的使用

set方法设置值
remove 移除值

1.ThreadLocal与数据安全性

曾经某位同事出现过这样一个bug，在线程池中环境中使ThreadLocal存储变量，结果拿到了另一位用户的数据。了解线程池原理的应该了解咸池中线程是会被重复利用的，如果不去主动清空数据，就可能拿到别人的数据，造成数据的不安全。

2.ThreadLocal与内存泄漏

在线程池中线程的存活时间太长，极端情况下，甚至线程池中的线程和程序同生共死，这就意味着ThreadLocalMap一直不会被回收。
ThreadLocalMap中的Entry对ThreadLocal是弱引用（WeakReference），所以只要ThreadLocal结束了自己的生命周期是可以被回收掉的。但是Entry中的Value却是被Entry强引用的，所以即便Value的生命周期结束了，Value也是无法被回收的，从而导致内存泄露。

解决方案：使用完后无论如何要使用ThreadLocal的remove方法清除数据

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