ThreadLocal是什么? ThreadLocal是一个本地线程 副本变量工具类。主要用于将私有线程和该线程存放的副本对象做一个映射,各个线程之间的变量互不干扰,在高并发场景下,可以实现无状态的调用,特别适用于各个线程依赖不同的变量值完成的场景。
ThreadLocal的内部结构
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从上面的结构图,可以看到ThreadLocal的核心机制: a.每个Thread线程内部都有一个Map b.Map里面存储线程本地对象(Key)和线程的变量副本(value) c.但是,Thread内部的Map是由ThreadLocal维护的,由ThreadLocal负责向Map获取和和设置线程的变量值。 所以对于不同的线程,每次获取副本值时,别的线程并不能 获取到当前线程的副本值,形成了副本的隔离,互不干扰。 Thread线程内部的Map在类中的描述如下 public class Thread implements Runnable { /* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained * by the ThreadLocal class. */ ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null; }
get方法
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
/** * Returns the value in the current thread's copy of this * thread-local variable. If the variable has no value for the * current thread, it is first initialized to the value returned * by an invocation of the {@link #initialValue} method. * * @return the current thread's value of this thread-local */ public T get() { Thread t = Thread.currentThread(); ThreadLocalMap map = getMap(t); if (map != null) { ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this); if (e != null) return (T)e.value; } return setInitialValue(); } ThreadLocalMap getMap(Thread t) { return t.threadLocals; } 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; } protected T initialValue() { return null; }View Code
获取当前线程的ThreadLocalMap对象的threadlocals。 从Map中获取线程存储的 K - V Entry节点。 从Entry节点获取存储的value副本值返回。 如果Map为空的话返回初始值 null,即线程变量副本为null。
set方法
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
/** * Sets the current thread's copy of this thread-local variable * to the specified value. Most subclasses will have no need to * override this method, relying solely on the {@link #initialValue} * method to set the values of thread-locals. * * @param value the value to be stored in the current thread's copy of * this thread-local. */ public void set(T value) { Thread t = Thread.currentThread(); ThreadLocalMap map = getMap(t); if (map != null) map.set(this, value); else createMap(t, value); } ThreadLocalMap getMap(Thread t) { return t.threadLocals; } void createMap(Thread t, T firstValue) { t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); }View Code
获取当前线程的成员变量Map。 Map非空,则重新将ThreadLocal和新的value副本放入到 Map中。 Map为空,则对线程的 成员变量ThreadLocamMap进行初始化创建,并 将ThreadLocal和value副本放入Map中
ThreadLocalMap ThreadLocalMap是ThreadLocal的内部类 ,没有实现Map接口,用独立的方式 实现了 Map的功能,其内部的Entry也是独立实现的。
![](/i/l/?n=22&i=blog/3022802/202211/3022802-20221110161122798-1025740079.png)
在ThreadLocalMap中,也是用Entry来保存 K - V 结构数据的。但是 Entry中 key只能是 ThreadLocal对象,这点被Entry的构造方法已经限定死了
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal> { /** The value associated with this ThreadLocal. */ Object value; Entry(ThreadLocal k, Object v) { super(k); value = v; } }
Entry继承自WeakReference(弱引用,生命周期只能存活到下此次GC前),但只有Key是弱引用类型,Value并非弱引用。 ThreadLocalMap的成员变量
static class ThreadLocalMap { /** * The initial capacity -- MUST be a power of two. */ private static final int INITIAL_CAPACITY = 16; /** * The table, resized as necessary. * table.length MUST always be a power of two. */ private Entry[] table; /** * The number of entries in the table. */ private int size = 0; /** * The next size value at which to resize. */ private int threshold; // Default to 0 }
Hash冲突怎么解决? 和HashMap的最大的不通在于,ThreadLocalMap结构非常简单,没有next引用,也就是说ThreadLocalMap中解决Hash冲突的方式并非链表的方式,而是采用线性探测的方式,所谓线性探测,就是根据 key 的 hashcode 值确定元素在 table数组中的位置,如果发现这个位置上已经有其他key值的元素被占用,则利用固定的 算法寻找一定步长的下个位置,依次判断,直到能够找到存放的位置。 ThreadLocalMap解决Hash冲突的方式 就是简单的步长加 1 或减 1, 寻找下一个相邻的位置 /** * Increment i modulo len. */ private static int nextIndex(int i, int len) { return ((i + 1 < len) ? i + 1 : 0); } /** * Decrement i modulo len. */ private static int prevIndex(int i, int len) { return ((i - 1 >= 0) ? i - 1 : len - 1); } 显然ThreadLocalMap采用线性探测的方式 解决Hash冲突的效率很低,如果有大量不同的ThreadLocal对象放入Map中时发生冲突,或者发生二次冲突,则效率很低。 所以 建议:每个线程只存一个变量,这样的话所有的线程存放到 Map 中的 Key 都是相同的ThreadLocal,如果一个线程要存放多个变量,就需要创建多个 ThreadLocal,多个 ThreadLocal放入Map中时会极大的增加Hash冲突的可能。
ThreadLocalMap的问题 由于ThreadLocalMap时弱引用,而 value是强引用。这就导致了 一个问题,ThreadLocal在没有外部对象强引用时,发生GC时引用key会被回收 ,而Value不会回收,如果创建ThreadLocal的线程一直持续运行,那么这个Entry对象中的value就有可能一直得不到 回收,发生内存泄露。 如何避免泄露 既然Key时 弱引用,那么 我们要做的事,就是在调用ThreadLocal的get、set方法时完成后再调用 remove方法,将Entry节点和Map的引用关系 移除,这样整个Entry对象在GC Roots分析后就变成不可达了,下次 GC的时候就可以被回收。
总结 每个ThreadLocal只能保存一个变量副本,如果想要上线 一个线程 能够保存多个副本以上,就需要创建多个ThreadLocal。 ThreadLocal内部的ThreadLocalMap键为弱引用,会有内存泄露的 风险。 适用于无状态,副本变量独立后不影响业务逻辑的高并发场景。如果业务逻辑 强依赖于副本变量,则不适用于ThreadLocal解决,需要另寻解决方案。 标签:Map,ThreadLocalMap,value,ThreadLocal,线程,Entry From: https://www.cnblogs.com/qiezi777/p/16877462.html