ThreadLocal

标签：map Thread ThreadLocalMap value ThreadLocal 线程

文章目录

ThreadLocal

1. 简介
2. 常用方法
3. 基本使用

3.1 未使用案例
3.2 使用ThreadLocal
3.3 synchronized同步方式
3.4 ThreadLocal与synchronized的区别

4. 内部结构

4.1 设计说明
4.2 设计优势

5. 核心方法源码分析

5.1 set()
5.2 get ()
5.3 remove()
5.4 *initialValue()*

6.内存泄露分析

6.1 **强引用**
6.2 **弱引用**
6.3 ThreadLocalMap中的key使用强引用分析
6.4 ThreadLocalMap中的key使用强引用分析
6.5 避免内存泄露

参考：

哔哩哔哩黑马ThreadLocal视频

1. 简介

[!NOTE]
从Java官方文档中的描述：ThreadLocal类用来提供线程内部的局部变量。这种变量在多线程环境下访问（通过get和set方法访问）时能保证各个线程的变量相对独立于其他线程内的变量。ThreadLocal实例通常来说都是private static类型的，用于关联线程和线程上下文。
我们可以得知 ThreadLocal 的作用是：提供线程内的局部变量，不同的线程之间不会相互干扰，这种变量在线程的生命周期内起作用，减少同一个线程内多个函数或组件之间一些公共变量传递的复杂度。
线程并发: 在多线程并发的场景下
传递数据: 我们可以通过ThreadLocal在同一线程，不同组件中传递公共变量
线程隔离: 每个线程的变量都是独立的，不会互相影响

2. 常用方法

方法声明	描述
ThreadLocal()	创建ThreadLocal对象
public void set( T value)	设置当前线程绑定的局部变量
public T get()	获取当前线程绑定的局部变量
public void remove()	移除当前线程绑定的局部变量

3. 基本使用

3.1 未使用案例

public class MyDemo {
    private String content;

    private String getContent() {
        return content;
    }

    private void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyDemo demo = new MyDemo();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            Thread thread = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    demo.setContent(Thread.currentThread().getName() + "的数据");
                    System.out.println("-----------------------");
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + demo.getContent());
                }
            });
            thread.setName("线程" + i);
            thread.start();
        }
    }
}

ThreadLocal_java

[!NOTE]
从结果可以看出多个线程在访问同一个变量的时候出现的异常，线程间的数据没有隔离。

3.2 使用ThreadLocal

public class MyDemo1 {

    private static ThreadLocal<String> tl = new ThreadLocal<>();

    private String content;

    private String getContent() {
        return tl.get();
    }

    private void setContent(String content) {
         tl.set(content);
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyDemo demo = new MyDemo();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            Thread thread = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    demo.setContent(Thread.currentThread().getName() + "的数据");
                    System.out.println("-----------------------");
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + demo.getContent());
                }
            });
            thread.setName("线程" + i);
            thread.start();
        }
    }
}

ThreadLocal_强引用_02

[!NOTE]
使用ThreadLocal解决了问题。

3.3 synchronized同步方式

public class Demo02 {
   
   private String content;

   public String getContent() {
       return content;
   }

   public void setContent(String content) {
       this.content = content;
   }

   public static void main(String[] args) {
       Demo02 demo02 = new Demo02();
       
       for (int i = 0; i < 5; i++) {
           Thread t = new Thread(){
               @Override
               public void run() {
                   synchronized (Demo02.class){
                       demo02.setContent(Thread.currentThread().getName() + "的数据");
                       System.out.println("-------------------------------------");
                       String content = demo02.getContent();
                       System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + content);
                   }
               }
           };
           t.setName("线程" + i);
           t.start();
       }
   }
}

[!NOTE]
加锁也解决了线程安全问题，频繁的加锁释放锁造成了性能损失。

3.4 ThreadLocal与synchronized的区别

	synchronized	ThreadLocal
原理	同步机制采用’以时间换空间’的方式, 只提供了一份变量,让不同的线程排队访问	ThreadLocal采用’以空间换时间’的方式, 为每一个线程都提供了一份变量的副本,从而实现同时访问而相不干扰
侧重点	多个线程之间访问资源的同步	多线程中让每个线程之间的数据相互隔离

[!NOTE]
虽然使用ThreadLocal和synchronized都能解决问题,但是使用ThreadLocal更为合适,因为这样可以使程序拥有更高的并发性。

4. 内部结构

4.1 设计说明

[!NOTE]
每个Thread维护一个ThreadLocalMap，这个Map的key是ThreadLocal实例本身，value才是真正要存储的值Object。

ThreadLocal_java_03

4.2 设计优势

[!NOTE]
这样设计之后每个Map存储的Entry数量就会变少。因为之前的存储数量由Thread的数量决定，现在是由ThreadLocal的数量决定。在实际运用当中，往往ThreadLocal的数量要少于Thread的数量
当Thread销毁之后，对应的ThreadLocalMap也会随之销毁，能减少内存的使用

5. 核心方法源码分析

5.1 set()

/**
     * 设置当前线程对应的ThreadLocal的值
     *
     * @param value 将要保存在当前线程对应的ThreadLocal的值
     */
    public void set(T value) {
        // 获取当前线程对象
        Thread t = Thread.currentThread();
        // 获取此线程对象中维护的ThreadLocalMap对象
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        // 判断map是否存在
        if (map != null)
            // 存在则调用map.set设置此实体entry
            map.set(this, value);
        else
            // 1）当前线程Thread 不存在ThreadLocalMap对象
            // 2）则调用createMap进行ThreadLocalMap对象的初始化
            // 3）并将 t(当前线程)和value(t对应的值)作为第一个entry存放至ThreadLocalMap中
            createMap(t, value);
    }

 /**
     * 获取当前线程Thread对应维护的ThreadLocalMap 
     * 
     * @param  t the current thread 当前线程
     * @return the map 对应维护的ThreadLocalMap 
     */
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }
    /**
     *创建当前线程Thread对应维护的ThreadLocalMap 
     *
     * @param t 当前线程
     * @param firstValue 存放到map中第一个entry的值
     */
    void createMap(Thread t, T firstValue) {
        //这里的this是调用此方法的threadLocal
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }

[!TTP]
首先获取当前线程，并根据当前线程获取一个Map
如果获取的Map不为空，则将参数设置到Map中（当前ThreadLocal的引用作为key）
如果Map为空，则给该线程创建 Map，并设置初始值

5.2 get ()

/**
     * 返回当前线程中保存ThreadLocal的值
     * 如果当前线程没有此ThreadLocal变量，
     * 则它会通过调用{@link #initialValue} 方法进行初始化值
     *
     * @return 返回当前线程对应此ThreadLocal的值
     */
    public T get() {
        // 获取当前线程对象
        Thread t = Thread.currentThread();
        // 获取此线程对象中维护的ThreadLocalMap对象
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        // 如果此map存在
        if (map != null) {
            // 以当前的ThreadLocal 为 key，调用getEntry获取对应的存储实体e
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            // 对e进行判空 
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                // 获取存储实体 e 对应的 value值
                // 即为我们想要的当前线程对应此ThreadLocal的值
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        /*
            初始化 : 有两种情况有执行当前代码
            第一种情况: map不存在，表示此线程没有维护的ThreadLocalMap对象
            第二种情况: map存在, 但是没有与当前ThreadLocal关联的entry
         */
        return setInitialValue();
    }

    /**
     * 初始化
     *
     * @return the initial value 初始化后的值
     */
    private T setInitialValue() {
        // 调用initialValue获取初始化的值
        // 此方法可以被子类重写, 如果不重写默认返回null
        T value = initialValue();
        // 获取当前线程对象
        Thread t = Thread.currentThread();
        // 获取此线程对象中维护的ThreadLocalMap对象
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        // 判断map是否存在
        if (map != null)
            // 存在则调用map.set设置此实体entry
            map.set(this, value);
        else
            // 1）当前线程Thread 不存在ThreadLocalMap对象
            // 2）则调用createMap进行ThreadLocalMap对象的初始化
            // 3）并将 t(当前线程)和value(t对应的值)作为第一个entry存放至ThreadLocalMap中
            createMap(t, value);
        // 返回设置的值value
        return value;
    }

[!NOTE]
先获取当前线程的 ThreadLocalMap 变量，如果存在则返回值，不存在则创建并返回初始值。

5.3 remove()

/**
     * 删除当前线程中保存的ThreadLocal对应的实体entry
     */
     public void remove() {
        // 获取当前线程对象中维护的ThreadLocalMap对象
         ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
        // 如果此map存在
         if (m != null)
            // 存在则调用map.remove
            // 以当前ThreadLocal为key删除对应的实体entry
             m.remove(this);
     }

[!NOTE]
首先获取当前线程，并根据当前线程获取一个Map
如果获取的Map不为空，则移除当前ThreadLocal对象对应的entry

5.4 initialValue()

/**
  * 返回当前线程对应的ThreadLocal的初始值
  
  * 此方法的第一次调用发生在，当线程通过get方法访问此线程的ThreadLocal值时
  * 除非线程先调用了set方法，在这种情况下，initialValue 才不会被这个线程调用。
  * 通常情况下，每个线程最多调用一次这个方法。
  *
  * <p>这个方法仅仅简单的返回null {@code null};
  * 如果程序员想ThreadLocal线程局部变量有一个除null以外的初始值，
  * 必须通过子类继承{@code ThreadLocal} 的方式去重写此方法
  * 通常, 可以通过匿名内部类的方式实现
  *
  * @return 当前ThreadLocal的初始值
  */
protected T initialValue() {
    return null;
}

6.内存泄露分析

6.1 强引用

[!NOTE]
强引用（“Strong” Reference），就是我们最常见的普通对象引用，只要还有强引用指向一个对象，就能表明对象还“活着”，垃圾回收器就不会回收这种对象。

6.2 弱引用

[!NOTE]
弱引用（WeakReference），垃圾回收器一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。

6.3 ThreadLocalMap中的key使用强引用分析

ThreadLocal_弱引用_04

[!NOTE]
假设在业务代码中使用完ThreadLocal ，threadLocal Ref被回收了。但是因为threadLocalMap的Entry强引用了threadLocal，造成threadLocal无法被回收。在没有手动删除这个Entry以及CurrentThread依然运行的前提下，始终有强引用链 threadRef->currentThread->threadLocalMap->entry，Entry就不会被回收（Entry中包括了ThreadLocal实例和value），导致Entry内存泄漏。也就是说，ThreadLocalMap中的key使用了强引用，是无法完全避免内存泄漏的。

6.4 ThreadLocalMap中的key使用强引用分析

ThreadLocal_强引用_05

[!NOTE]
同样假设在业务代码中使用完ThreadLocal ，threadLocal Ref被回收了。由于ThreadLocalMap只持有ThreadLocal的弱引用，没有任何强引用指向threadlocal实例, 所以threadlocal就可以顺利被gc回收，此时Entry中的key=null。但是在没有手动删除这个Entry以及CurrentThread依然运行的前提下，也存在有强引用链 threadRef->currentThread->threadLocalMap->entry -> value ，value不会被回收，而这块value永远不会被访问到了，导致value内存泄漏。也就是说，ThreadLocalMap中的key使用了弱引用，也有可能内存泄漏。

6.5 避免内存泄露

使用完毕调用remove()方法
弱引用情况下：
在ThreadLocalMap中的set/getEntry方法中，会对key为null（也即是ThreadLocal为null）进行判断，如果为null的话，那么是会对value置为null的。

标签：map,Thread,ThreadLocalMap,value,ThreadLocal,线程
From： https://blog.51cto.com/u_15932195/5993197

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1. 简介

2. 常用方法

3. 基本使用

3.1 未使用案例

3.2 使用ThreadLocal

3.3 synchronized同步方式

3.4 ThreadLocal与synchronized的区别

4. 内部结构

4.1 设计说明

4.2 设计优势

5. 核心方法源码分析

5.1 set()

5.2 get ()

5.3 remove()

5.4 initialValue()

6.内存泄露分析

6.1 强引用

6.2 弱引用

6.3 ThreadLocalMap中的key使用强引用分析

6.4 ThreadLocalMap中的key使用强引用分析

6.5 避免内存泄露

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