Java基础知识11

ThreadLocal

简介

ThreadLocal是Java中提供的实现线程局部变量的工具类，允许每个线程都拥有自己的独立副本，从而实现线程隔离，用于解决多线程中共享对象的线程安全问题，其图示如下。

使用方法

1、创建ThreadLocal变量，需指定泛型类型，代码如下：

public static ThreadLocal<String> lt = new ThreadLocal<> ();

2、对于创建的变量，调用set方法赋值。

3、调用get方法获取ThreadLocal的值。

其结构体如下：

使用场景

1、存储用户信息，在控制层拦截时可将用户信息存储到ThreadLocal中，在需要时随时取出即可；

2、数据库连接池，将数据库连接池的连接交给ThreadLocal进行管理，能够保证当前线程的操作都是同一个Connnection。

ThreadLocal原理

1、Thread 类有一个类型为ThreadLocal.ThreadLocalMap的实例变量threadLocals，每个线程都有一个属于自己的ThreadLocalMap。

2、ThreadLocalMap内部维护着Entry数组，每个Entry是一个完整的对象，key是ThreadLocal 的弱引用，value是ThreadLocal的泛型值。

3、每个线程在往ThreadLocal里设置值的时候，都是往自己的ThreadLocalMap里存，调用set方法，通过getMap方式，传入当前线程为key，获取map，从而实现了线程隔离，读也是以某个ThreadLocal作为引用。

4、栈存储Thread和ThreadLocal的引用，堆存储他们的示例值。

5、ThreadLocal本身不存储值，它只是作为一个key来让线程往ThreadLocalMap里存取值，其原理图如下。

ThreadLocal发现内存泄漏的原因

1、ThreadLocal生命周期过长，若其变量在使用后未被及时清理，则ThreadLocalMap中的键值对变量一直存在，当外部没有对该对象的引用时，会出现无法回收的情况。

2、如果一个ThreadLocal对象已经不再被使用，但是线程仍然在运行，并且其ThreadLocalMap中还保留着对这个ThreadLocal对象的键的引用，这会导致ThreadLocal对象所引用的数据也无法被回收，因为ThreadLocalMap中的键是对ThreadLocal对象的弱引用，但值是强引用。

PS：

强引用：最传统的引用，无论任何情况下，只要强引用关系还存在，垃圾收集器就永远不会回收掉被引用的对象，如Object o = new Object();

弱引用：被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生时，无论当前内存是否足够，弱引用对象都会被回收。

解决方法：用完后调用remove方法。

ThreadLocalMap中，Entry 的key为弱引用，意味着当 ThreadLocal 外部强引用被置为null(ThreadLocalInstance=null)时，根据可达性分析，ThreadLocal实例此时没有任何一条链路引用它，所以系统GC的时候 ThreadLocal 会被回收。

ThreadLocalMap结构

无接口，采用元素数组存储元素，并采用散列方法把key映射到数组的对应下标。

ThreadLocalMap解决冲突的方法

使用开放地址法，在获取元素时，会根据 ThreadLocal 对象的 hash 值，定位到 table 中的位置，然后判断该槽位Entry对象中的key是否和get的key一致，如果不一致，就判断下一个位置。

ThreadLocalMap扩容机制

1、在 ThreadLocalMap.set()方法的最后，如果执行完启发式清理工作后，未清理到任何数据，且当前散列数组中Entry的数量已经达到了列表的扩容阈值(长度len的3分之2)，就开始执行rehash方法。

2、rehash会先去清理过期的Entry，然后还要根据条件判断容量是否大于等于阈值的4分之3也就是来决定是否需要扩容，若满足则扩容。

3、通过resize()方法扩容，扩容后新数组的大小为老数组的两倍，然后遍历老的数组，散列方法重新计算位置，开放地址解决冲突，然后放到新的数组，遍历完成之后，老数组中所有的entry数据都已经放入到新的数组中了，然后table引用指向新数组，其代码如下：

ThreadLocal父子线程共享数据

通过InheritableThreadLocal进行，主线程在InheritableThreadLocal赋值，子线程直接调用get拿到。