ThreadLocal

ThreadLocal:线程本地变量,其通过在每一个线程中为变量存储副本的方式,解决变量的多线程访问的问题。与Synchroniezd等加锁方式不同,其是通过以空间换时间的方式。
ThreadLocal的方法主要为一下四个:

public T get() { }
public void set(T value) { }
public void remove() { }
protected T initialValue() { }

一个典型的ThreadLocal用法:

public class ThreadOtherTest implements Runnable{

    public ThreadLocal<String> getLocal() {
        return local;
    }

    public void setLocal(ThreadLocal<String> local) {
        this.local = local;
    }

    private ThreadLocal<String>local;

    /* (non-Javadoc)
     * @see java.lang.Runnable#run()
     */
    @Override
    public void run() {
        // TODO Auto-generated method stub
        local.set(Thread.currentThread().toString());
        System.out.println(local.get());
    }

}
public class ThreadLocalTest3 {

    private ThreadLocal<String>strThreadLocal=new ThreadLocal<>();

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        ThreadLocalTest3 test3=new ThreadLocalTest3();
        test3.strThreadLocal.set(Thread.currentThread().getName().toString());
        System.out.println(test3.strThreadLocal.get());

        Thread thread=new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                // TODO Auto-generated method stub
                test3.strThreadLocal.set(Thread.currentThread().getName().toString());
                System.out.println(test3.strThreadLocal.get());
            }
        });
        thread.start();
        try {
            thread.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }

        ThreadOtherTest otherThread=new ThreadOtherTest();
        otherThread.setLocal(test3.strThreadLocal);
        Thread thread2=new Thread(otherThread);
        thread2.start();
        try {
            thread2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println(test3.strThreadLocal.get());

    }


}

运行结果:

main
Thread-0
Thread[Thread-1,5,main]
main

结果说明,threadLocal类型的变量,在每个线程中的值都是不一样而且互相不影响。

原理分析:

这里写图片描述
通过上面的示意图,可以看出,在每个Thread内部,都会维护一个ThreadLocalMap的容器变量,用于存储各类ThreadLocal键值对。
下面看看threadLocal的get方法源码

    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();  //获取所在的线程
        ThreadLocalMap map = getMap(t);     //得到线程内部的ThreadLocalMap 
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);  //在ThreadLocalMap 中根据ThreadLocal变量获得线程本地的变量值。
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }

然后看看get方法的源码

    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();  //获取本地线程
        ThreadLocalMap map = getMap(t);   //获得线程的ThreadLocalMap 
        if (map != null)
            map.set(this, value);  //以(ThreadLocal变量,值)形式存进去ThreadLocalMap 
        else
            createMap(t, value);
    }

ThreadLocal为什么会内存泄漏

摘自http://www.importnew.com/22039.html
ThreadLocal为什么会内存泄漏

ThreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作为key,如果一个ThreadLocal没有外部强引用来引用它,那么系统 GC 的时候,这个ThreadLocal势必会被回收,这样一来,ThreadLocalMap中就会出现key为null的Entry,就没有办法访问这些key为null的Entry的value,如果当前线程再迟迟不结束的话,这些key为null的Entry的value就会一直存在一条强引用链:Thread Ref -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry -> value永远无法回收,造成内存泄漏。

其实,ThreadLocalMap的设计中已经考虑到这种情况,也加上了一些防护措施:在ThreadLocal的get(),set(),remove()的时候都会清除线程ThreadLocalMap里所有key为null的value。

但是这些被动的预防措施并不能保证不会内存泄漏:

使用static的ThreadLocal,延长了ThreadLocal的生命周期,可能导致的内存泄漏(参考ThreadLocal 内存泄露的实例分析)。
分配使用了ThreadLocal又不再调用get(),set(),remove()方法,那么就会导致内存泄漏。
为什么使用弱引用

从表面上看内存泄漏的根源在于使用了弱引用。网上的文章大多着重分析ThreadLocal使用了弱引用会导致内存泄漏,但是另一个问题也同样值得思考:为什么使用弱引用而不是强引用?

我们先来看看官方文档的说法:

To help deal with very large and long-lived usages, the hash table entries use WeakReferences for keys.
为了应对非常大和长时间的用途,哈希表使用弱引用的 key。

下面我们分两种情况讨论:

key 使用强引用:引用的ThreadLocal的对象被回收了,但是ThreadLocalMap还持有ThreadLocal的强引用,如果没有手动删除,ThreadLocal不会被回收,导致Entry内存泄漏。
key 使用弱引用:引用的ThreadLocal的对象被回收了,由于ThreadLocalMap持有ThreadLocal的弱引用,即使没有手动删除,ThreadLocal也会被回收。value在下一次ThreadLocalMap调用set,get,remove的时候会被清除。
比较两种情况,我们可以发现:由于ThreadLocalMap的生命周期跟Thread一样长,如果都没有手动删除对应key,都会导致内存泄漏,但是使用弱引用可以多一层保障:弱引用ThreadLocal不会内存泄漏,对应的value在下一次ThreadLocalMap调用set,get,remove的时候会被清除。

因此,ThreadLocal内存泄漏的根源是:由于ThreadLocalMap的生命周期跟Thread一样长,如果没有手动删除对应key就会导致内存泄漏,而不是因为弱引用。

ThreadLocal 最佳实践

综合上面的分析,我们可以理解ThreadLocal内存泄漏的前因后果,那么怎么避免内存泄漏呢?

每次使用完ThreadLocal,都调用它的remove()方法,清除数据。
在使用线程池的情况下,没有及时清理ThreadLocal,不仅是内存泄漏的问题,更严重的是可能导致业务逻辑出现问题。所以,使用ThreadLocal就跟加锁完要解锁一样,用完就清理。

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