ThreadLocal

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一、概述

ThreadLocal提供了线程的局部变量,每个线程都可以通过set()get()来对这个局部变量进行操作,但不会和其他线程的局部变量进行冲突,实现了线程的数据隔离~。

简要言之:往ThreadLocal中填充的变量属于当前线程,该变量对其他线程而言是隔离的。

每个用户都是一个线程,登录时存入登录信息仅对该用户线程可见。

二、基本使用

创建一个ThreadLocal对象:

private ThreadLocal<Integer> localInt = new ThreadLocal<>();

上述代码创建一个localInt变量,由于ThreadLocal是一个泛型类,这里指定了localInt的类型为整数。

下面展示了如果设置和获取这个变量的值:

public int setAndGet(){
    localInt.set(8);
    return localInt.get();
}

上述代码设置变量的值为8,接着取得这个值。

由于ThreadLocal里设置的值,只有当前线程自己看得见,这意味着你不可能通过其他线程为它初始化值。为了弥补这一点,ThreadLocal提供了一个withInitial()方法统一初始化所有线程的ThreadLocal的值:

private ThreadLocal<Integer> localInt = ThreadLocal.withInitial(() -> 6);

上述代码将ThreadLocal的初始值设置为6,这对全体线程都是可见的。

三、基本原理

首先,我们来看一下ThreadLocal的set()方法,因为我们一般使用都是new完对象,就往里边set对象了


    public void set(T value) {

		// 得到当前线程对象
        Thread t = Thread.currentThread();
		
		// 这里获取ThreadLocalMap
        ThreadLocalMap map = getMap(t);

		// 如果map存在,则将当前线程对象t作为key,要存储的对象作为value存到map里面去
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

上面有个ThreadLocalMap,我们去看看这是什么?

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;
            }
        }
		//....很长
}

通过上面我们可以发现的是ThreadLocalMap是ThreadLocal的一个内部类。用Entry类来进行存储

我们的值都是存储到这个Map上的,key是当前ThreadLocal对象

如果该Map不存在,则初始化一个:

    void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }

如果该Map存在,则从Thread中获取

    /**
     * Get the map associated with a ThreadLocal. Overridden in
     * InheritableThreadLocal.
     *
     * @param  t the current thread
     * @return the map
     */
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }

Thread维护了ThreadLocalMap变量

    /* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
     * by the ThreadLocal class. */
    ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null

从上面又可以看出,ThreadLocalMap是在ThreadLocal中使用内部类来编写的,但对象的引用是在Thread中

于是我们可以总结出:Thread为每个线程维护了ThreadLocalMap这么一个Map,而ThreadLocalMap的key是LocalThread对象本身,value则是要存储的对象

有了上面的基础,我们看get()方法就一点都不难理解了:

 代码解读
复制代码

    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }

3.1ThreadLocal原理总结

  1. 每个Thread维护着一个ThreadLocalMap的引用
  2. ThreadLocalMap是ThreadLocal的内部类,用Entry来进行存储
  3. 调用ThreadLocal的set()方法时,实际上就是往ThreadLocalMap设置值,key是ThreadLocal对象,值是传递进来的对象
  4. 调用ThreadLocal的get()方法时,实际上就是往ThreadLocalMap获取值,key是ThreadLocal对象
  5. ThreadLocal本身并不存储值,它只是作为一个key来让线程从ThreadLocalMap获取value

正因为这个原理,所以ThreadLocal能够实现“数据隔离”,获取当前线程的局部变量值,不受其他线程影响~

四、强弱引用和内存泄漏

强引用 :如果一个对象具有强引用,那垃圾回收器绝不会回收它。当内存空间不足,Java 虚拟机宁愿抛出 OutOfMemoryError 错误,使程序异常终止,也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。  ps:强引用其实也就是我们平时 A a = new A () 这个意思。

弱引用:只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中,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。ps:一被gc就回收

内存溢出:Memory overflow 没有足够的内存提供申请者使用.

内存泄漏:Memory Leak 程序中已经动态分配的堆内存由于某种原因, 程序未释放或者无法释放, 造成系统内部的浪费, 导致程序运行速度减缓甚至系统崩溃等严重结果. 内存泄漏的堆积终将导致内存溢出

ThreadLocal 在没有外部强引用时,发生 GC 时会被回收,那么 ThreadLocalMap 中保存的 key 值就变成了 null,而 Entry 又被 threadLocalMap 对象引用,threadLocalMap 对象又被 Thread 对象所引用,那么当 Thread 一直不终结的话,value 对象就会一直存在于内存中,也就导致了内存泄漏,所以在使用完 ThreadLocal 变量后,需要我们手动 remove 掉。