对ThreadLocal的理解

标签：value ThreadLocal 理解线程内存 key 引用

1.ThreadLocal概述

ThreadLocal是多线程中对于解决线程安全的一个操作类，它会为每个线程都分配一个独立的线程副本从而解决了变量并发访问冲突的问题。ThreadLocal 同时实现了线程内的资源共享

案例：使用JDBC操作数据库时，会将每一个线程的Connection放入各自的ThreadLocal中，从而保证每个线程都在各自的 Connection 上进行数据库的操作，避免A线程关闭了B线程的连接。

对ThreadLocal的理解_ThreadLocal

2. ThreadLocal的实现原理&源码解析

ThreadLocal本质来说就是一个线程内部存储类，从而让多个线程只操作自己内部的值，从而实现线程数据隔离

每个线程内有一个 ThreadLocalMap 类型的成员变量，用来存储资源对象

对ThreadLocal的理解_ThreadLocal_02

ThreadLocalMap 的一些特点

key 的 hash 值统一分配
初始容量 16，扩容因子 2/3，扩容容量翻倍
key 索引冲突后用开放寻址法解决冲突

2.1. ThreadLocal基本使用

set(value) 设置值: 以 ThreadLocal 自己作为 key，资源对象作为 value，放入当前线程的 ThreadLocalMap 集合中
get() 获取值: 以 ThreadLocal 自己作为 key，到当前线程中查找关联的资源值
remove() 清除值: 以 ThreadLocal 自己作为 key，移除当前线程关联的资源值

代码案例

public class ThreadLocalTest {
    static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            String name = Thread.currentThread().getName();
            threadLocal.set("zbbmeta");
            print(name);
            System.out.println(name + "-after remove : " + threadLocal.get());
        }, "t1").start();
        new Thread(() -> {
            String name = Thread.currentThread().getName();
            threadLocal.set("zbbmeta");
            print(name);
            System.out.println(name + "-after remove : " + threadLocal.get());
        }, "t2").start();
    }

    static void print(String str) {
        //打印当前线程中本地内存中本地变量的值
        System.out.println(str + " :" + threadLocal.get());
        //清除本地内存中的本地变量
        threadLocal.remove();
    }

}

3. ThreadLocal-内存泄露问题

在介绍内存泄露问题问题之前先介绍一下Java对象中的四种引用类型：Java对象中的四种引用类型：

强引用: 最为普通的引用方式，表示一个对象处于有用且必须的状态，如果一个对象具有强引用，则GC并不会回收它。即便堆中内存不足了，宁可出现OOM，也不会对其进行回收

Object obj = new Object();

软引用:软引用用于描述一些还有用但并非必须保持的对象。在系统即将发生内存溢出之前，垃圾收集器会清理这些软引用指向的对象

Object obj = new Object();
SoftReference<Object> softRef = new SoftReference<>(obj);

弱引用:表示一个对象处于可能有用且非必须的状态。在GC线程扫描内存区域时，一旦发现弱引用，就会回收到弱引用相关联的对象。对于弱引用的回收，无关内存区域是否足够，一旦发现则会被回收

Object obj = new Object();
WeakReference<Object> weakRef = new WeakReference<>(obj);

虚引用：虚引用也称为幽灵引用，它几乎没有实际意义，主要用于跟踪对象被垃圾收集的活动；虚引用不能单独使用，必须与引用队列（ReferenceQueue）一起使用。当垃圾收集器准备回收一个对象时，如果发现它有虚引用，会把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中

Object obj = new Object();
PhantomReference<Object> phantomRef = new PhantomReference<>(obj, referenceQueue);

3.1. ThreadLocal-内存泄露问题

每一个Thread维护一个ThreadLocalMap，在ThreadLocalMap中的Entry对象继承了WeakReference,其中key为使用弱引用的ThreadLocal实例，value为线程变量的副本

对ThreadLocal的理解_ThreadLocal_03

ThreadLocalMap 中的 key 被设计为弱引用，原因如下

Thread 可能需要长时间运行（如线程池中的线程），如果 key 不再使用，需要在内存不足（GC）时释放其占用的内存

内存释放时机

被动 GC 释放 key

仅是让 key 的内存释放，关联 value 的内存并不会释放

懒惰被动释放 value
get key 时，发现是 null key，则释放其 value 内存
set key 时，会使用启发式扫描，清除临近的 null key 的 value 内存，启发次数与元素个数，是否发现 null key 有关
主动 remove 释放 key，value
会同时释放 key，value 的内存，也会清除临近的 null key 的 value 内存
推荐使用它，因为一般使用 ThreadLocal 时都把它作为静态变量（即强引用），因此无法被动依靠 GC 回收

4. ThreadLocal提问

对ThreadLocal的理解？

ThreadLocal 主要功能有两个：
第一个是可以实现资源对象的线程隔离，让每个线程各用各的资源对象，避免争用引发的线程安全问题
第二个是实现了线程内的资源共享

ThreadLocal的底层原理实现？

在ThreadLocal内部维护了一个一个 ThreadLocalMap 类型的成员变量，用来存储资源对象
当我们调用 set 方法，就是以 ThreadLocal 自己作为 key，资源对象作为 value，放入当前线程的 ThreadLocalMap 集合中
当调用 get 方法，就是以 ThreadLocal 自己作为 key，到当前线程中查找关联的资源值
当调用 remove 方法，就是以 ThreadLocal 自己作为 key，移除当前线程关联的资源值

关于ThreadLocal会导致内存溢出这个事情的解决方案？

是应为ThreadLocalMap 中的 key 被设计为弱引用，它是被动的被GC调用释放key，不过关键的是只有key可以得到内存释放，而value不会，因为value是一个强引用。
在使用ThreadLocal 时都把它作为静态变量（即强引用），因此无法被动依靠 GC 回收，建议主动的remove 释放 key，这样就能避免内存溢出。

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