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java基础解析系列(七)---ThreadLocal原理分析

java基础解析系列(七)---ThreadLocal原理分析

目录

作用

  • 与同步机制区分开来，同步机制是为了解决在共享情况下并发导致的问题。而ThreadLocal是避免了共享
  • 在多线程情况下，为了避免共享，我们可以采用多线程多实例的方式，也可以使用ThreadLocal来避免共享冲突

什么是ThreadLocal

  • ThreadLocal提供了线程本地变量，它可以保证访问到的变量属于当前线程，每个线程都保存有一个变量副本，每个线程的变量都不同。ThreadLocal相当于提供了一种线程隔离，将变量与线程相绑定

实验

public class T {

    ThreadLocal<Long> longLocal = new ThreadLocal<Long>();

    public void set() {

        longLocal.set(Thread.currentThread().getId());

    }

    public long getLong() {

        return longLocal.get();

    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        final T test = new T();

        test.set();

        Thread thread1 = new Thread(){

            public void run() {

                test.set();

                System.out.println("线程一:"+test.getLong());

            };

        };

        thread1.start();

        thread1.join();

        System.out.println("main线程:"+test.getLong());

        System.out.println("没有发生值的覆盖，两个线程保存的值是不同的");

    }

}
  • 输出： 线程一:11 main线程:1 没有发生值的覆盖，两个线程保存的值是不同的
  • 证明ThreadLocal确实为变量在每个线程中都创建了一个副本

Thread的成员

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
  • Thread有一个ThreadLocalMap成员

ThreadLocal的set方法

179    public void set(T value) {

180        Thread t = Thread.currentThread();

181        ThreadLocalMap map = getMap(t);

182        if (map != null)

183            map.set(this, value);

184        else

185            createMap(t, value);

186    }
  • 181行通过当前线程获取ThreadLocalMap
212    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {

213        return t.threadLocals;

214    }
  • 185行如果当前线程的成员threadLocals还是空的，创建一个map
224    void createMap(Thread t, T firstValue) {

225        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);

226    }
  • 将当前的ThreadLocal对象和value作为参数
328        ThreadLocalMap(ThreadLocal firstKey, Object firstValue) {

329            table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];

330            int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);

331            table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);

332            size = 1;

333            setThreshold(INITIAL_CAPACITY);

334        }

java基础解析系列(七)---ThreadLocal原理分析-LMLPHP

  • 通过ThreadLocalMap的构造方法可以看到，该方法创建一个Entry数组，然后通过传入的key(当前ThreadLocal对象)计算在数组中的下标，然后将Entry放入数组。
  • Thread的ThreadLocalMap存放的Entry，键是不同的ThreadLoacal对象，也就是说一个线程绑定多个ThreadLocal对象
  • 那么也就是说，ThreadLocal设置值的时候，这个值是存放在当前线程的一个map（这个map存放了多个ThreadLocal对象）里面，因此，不同线程之间即避免了共享

ThreadLocalMap的set方法

416        private void set(ThreadLocal key, Object value) {

417

418            // We don't use a fast path as with get() because it is at

419            // least as common to use set() to create new entries as

420            // it is to replace existing ones, in which case, a fast

421            // path would fail more often than not.

422

423            Entry[] tab = table;

424            int len = tab.length;

425            int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);

426

427            for (Entry e = tab[i];

428                 e != null;

429                 e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {

430                ThreadLocal k = e.get();

431

432                if (k == key) {

433                    e.value = value;

434                    return;

435                }

436

437                if (k == null) {

438                    replaceStaleEntry(key, value, i);

439                    return;

440                }

441            }

442

443            tab[i] = new Entry(key, value);

444            int sz = ++size;

445            if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)

446                rehash();

447        }
  • 分析这段代码，他解决hash冲突的办法不同与hashmap使用链表来解决冲突问题。通过计算key的hashcode获取数组中的下标后，然后进入427行，432判断要放入的键是否和该下标中原来的键相同，是的话进行值的覆盖。如果为空的，放入该Entry。如果不同的话且不为空，看当前下标+1的位置，同样进入循环。依次执行下去。

ThreadLocal的get方法

142    public T get() {

143        Thread t = Thread.currentThread();

144        ThreadLocalMap map = getMap(t);

145        if (map != null) {

146            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);

147            if (e != null)

148                return (T)e.value;

149        }

150        return setInitialValue();

151    }
  • 可以发现，执行get方法的时候，也是先获取当前线程，然后获得该线程的一个ThreadLocalMap成员，通过这个map和和当前的ThreadLocal对象作为键，来获取value

内存泄露

271        static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal> {
  • 如果ThreadLocal不使用弱引用（这篇文章有介绍），那么当ThradLocal th=null时候，因为ThreadLocalMap仍然有th的强引用，所以并不能回收。而如果key使用弱引用的时候，th为null的时候，下次回收的时候就会将这个key回收
  • 但是有一个问题，虽然这个key可以被回收，但是这个value仍然有强引用，并不能回收。如果当前线程不结束，并且不调用set/get/remove方法（这些方法会对key为null的entry进行释放），这片内存会被一直占用。这就是内存泄露的原因
  • 因此在用完ThreadLocal的时候，记得执行remove方法，避免内存泄露

简单总结

  • 同一个ThreadLocal对象，不同的线程，不同的ThreadLocal对象的值

我觉得分享是一种精神，分享是我的乐趣所在，不是说我觉得我讲得一定是对的，我讲得可能很多是不对的，但是我希望我讲的东西是我人生的体验和思考，是给很多人反思，也许给你一秒钟、半秒钟，哪怕说一句话有点道理，引发自己内心的感触，这就是我最大的价值。（这是我喜欢的一句话，也是我写博客的初衷）

04-24 23:38
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