Java中ThreadLocal線程變量的實(shí)現(xiàn)原理是什么

這篇文章主要介紹了Java中ThreadLocal線程變量的實(shí)現(xiàn)原理是什么的相關(guān)知識(shí)，內(nèi)容詳細(xì)易懂，操作簡(jiǎn)單快捷，具有一定借鑒價(jià)值，相信大家閱讀完這篇Java中ThreadLocal線程變量的實(shí)現(xiàn)原理是什么文章都會(huì)有所收獲，下面我們一起來看看吧。

ThreadLocal是什么?

ThreadLocal 使得我們可以創(chuàng)建線程私有的變量, 這個(gè)變量相對(duì)于其他線程來說是不可見的,ThreadLocal為變量在每個(gè)線程中都創(chuàng)建了一個(gè)副本 , 每個(gè)線程可以訪問自己私有的線程變量,代碼示例如下 : 

public class ThreadLocalDemo {
 
    //創(chuàng)建一個(gè)ThreadLocal對(duì)象,用來為每個(gè)線程會(huì)復(fù)制保存一份變量,實(shí)現(xiàn)線程封閉
    private  static ThreadLocal<Integer> localNum = new ThreadLocal<Integer>(){
        @Override
        protected Integer initialValue() {
            return 1;
        }
    };
 
    public static void main(String[] args) {
          //線程0
          new Thread(){
              @Override
              public void run() {
                   localNum.set(1);
                  try {
                      Thread.sleep(2000);
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
                  localNum.set(localNum.get()+10);
                  System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+localNum.get());//11
              }
          }.start();
        //線程1
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                localNum.set(3);
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                localNum.set(localNum.get()+20);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+localNum.get());//23
            }
        }.start();
        
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+localNum.get());//0
    }
}

如上所述, 算上main線程與新建的兩個(gè)線程 ,總共三個(gè)線程 , 每個(gè)線程都包含自己的私有變量,此處我們?cè)O(shè)置值1 , set() 和 get() 方法用來設(shè)置值和獲得值, 執(zhí)行結(jié)果如下 : 

ThreadLocal實(shí)現(xiàn)原理分析

ThreadLocal是一個(gè)泛型類 , 可以接受任何類型的對(duì)象 , 其內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)ThreadLocalMap 的靜態(tài)內(nèi)部類,  我們使用的 get(), set()等其實(shí)都來自這個(gè)類, 每次都會(huì)為當(dāng)前線程創(chuàng)建一個(gè)ThreadLocalMap對(duì)象, 用來記錄私有的值

先看 set() 方法

public void set(T value) {
    //拿到當(dāng)前線程
    Thread t = Thread.currentThread();
    //拿到當(dāng)前線程map
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        //存在設(shè)置值
        map.set(this, value);
    else
        //不存在則創(chuàng)建
        createMap(t, value); 
}

void createMap(Thread t, T firstValue) {
    //threadLocals屬性即為此map
    t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}

接著是get() 方法

public T get() {
    //拿到當(dāng)前線程
    Thread t = Thread.currentThread();
    //拿到當(dāng)前線程對(duì)應(yīng)的map
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    //如果已有map
    if (map != null) {
        //取值操作, 拿到對(duì)應(yīng)的Entry
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
           @SuppressWarnings("unchecked")
           T result = (T)e.value;
           return result;
        }
    }
    //沒有map, 則去創(chuàng)建初始化一個(gè)map
    return setInitialValue();
}

private T setInitialValue() {
    //initialValue()方法返回的value為null
    T value = initialValue();
    //拿到當(dāng)前線程去創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的map
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    else
        createMap(t, value);
    return value;
}

ThreadLocal可以理解為對(duì)ThreadLocalMap的封裝

ThreadLocal內(nèi)存泄漏問題

在ThreadLocalMap中 , 使用 ThreadLocal 的弱引用作為 key 

這樣的話, 如果一個(gè)ThreadLocal不存在外部強(qiáng)引用時(shí), 那么key注定要被GC回收 , 這樣導(dǎo)致ThreadLocalMap 中key為null , 而value還存在著強(qiáng)引用鏈

一個(gè)線程可以同時(shí)擁有多個(gè)ThreadLocal, 如果作為弱引用的key被回收后, value還不能被回收,那么這就導(dǎo)致此ThreadLocal的生命周期和此線程是一樣長的(因?yàn)榫€程執(zhí)行完畢后此value的強(qiáng)引用鏈才會(huì)斷), 如果線程一直不結(jié)束, 堆積的value也一直無法被回收, 那么就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存泄漏問題

這里解決問題的方式是 : 每次使用完ThreadLocal后都調(diào)用它的remove()方法清除數(shù)據(jù)

public void remove() {
    ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
    if (m != null)
       m.remove(this);
}

這里我們?cè)賮砜匆幌耴ey作為強(qiáng)弱引用的區(qū)別

如果key作為強(qiáng)引用, 那么它的生命周期和線程一樣長,存在穩(wěn)定的強(qiáng)引用鏈,無法被回收,產(chǎn)生內(nèi)存泄漏問題, 而如果作為弱引用, GC則會(huì)自動(dòng)的去回收它們, 在后續(xù)的remove()方法中也可以更好的去回收value , 所以我們一般將ThreadLocal設(shè)計(jì)成 private static 的, 在使用完后用remove()方法去手動(dòng)刪除它們

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