ThreadLocal介绍
JDK 1.2的版本中就提供java.lang.ThreadLocal,ThreadLocal为解决多线程程序的并发问题提供了一种新的思路。
- API表达了下面几种观点
1、ThreadLocal.ThreadLocalMap 不是线程,是线程的一个变量,你可以先简单理解为线程类的属性变量。
2、ThreadLocal 在类中通常定义为静态类变量。
3、每个线程有自己的一个 ThreadLocal.ThreadLocalMap,它是变量的一个‘拷贝’,修改它不影响其他线程。
既然定义为类变量,为何为每个线程维护一个副本(姑且成为‘拷贝’容易理解),让每个线程独立访问?多线程编程的经验告诉我们,对于线程共享资源(你可以理解为属性),资源是否被所有线程共享,也就是说这个资源被一个线程修改是否影响另一个线程的运行,如果影响我们需要使用synchronized同步,让线程顺序访问。
ThreadLocal适用于资源共享但不需要维护状态的情况,也就是一个线程对资源的修改,不影响另一个线程的运行。
ThreadLocal这种设计是空间换时间,synchronized顺序执行是时间换取空间。
源码解析
- 成员变量
/**
* ThreadLocals rely on per-thread linear-probe hash maps attached
* to each thread (Thread.threadLocals and
* inheritableThreadLocals).
*/
private final int threadLocalHashCode = nextHashCode();
/**
* The next hash code to be given out. Updated atomically. Starts at
* zero.
*/
private static AtomicInteger nextHashCode =
new AtomicInteger();
/**
* The difference between successively generated hash codes - turns
* implicit sequential thread-local IDs into near-optimally spread
* multiplicative hash values for power-of-two-sized tables.
*/
private static final int HASH_INCREMENT = 0x61c88647;
- 构造函数
/**
* Creates a thread local variable.
*/
public ThreadLocal() {
}
- 常用方法
/**
* return the initial value for this thread-local
* 返回此线程局部变量的当前线程的初始值
*/
protected T initialValue() {
return null;
}
/**
* return the current thread's value of this thread-local
* 返回此线程局部变量的当前线程副本中的值
*/
public T get() {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null)
return (T)e.value;
}
return setInitialValue();
}
/**
* Removes the current thread's value for this thread-local
* variable.
* 移除此线程局部变量当前线程的值
* @since 1.5
*/
public void remove() {
ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
if (m != null)
m.remove(this);
}
/**
* Sets the current thread's copy of this thread-local variable
* to the specified value.
* 将此线程局部变量的当前线程副本中的值设置为指定值
*/
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
项目应用实例
使用 ThreadLocal解决SimpleDateFormat多线程下的安全问题
Thread中含有一个字段 threadLocals
ThreadLocal 保证线程安全的原理是: 每个线程维护自己的 threadLocals
/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
* by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
多线程的情况下,ThreadLocal会为每个线程创建一个实例,比如5个线程,只需创建5个SimpleDateFormat 对象,单个线程执行任务肯定是顺序的,从而保证了线程安全。【相对每次调用任务方法创建一个SimpleDateFormat 对象,ThreadLocal还是比较划算的】
- 线程安全问题分析
- 源码
//解决多线程并发的安全性问题
private static ThreadLocal<SimpleDateFormat> threadLocal = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>() {
@Override
protected SimpleDateFormat initialValue() {
return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
}
};
public static SimpleDateFormat getSimpleDateFormat(){
return threadLocal.get();
}
public static Date parse(String dateStr) throws ParseException {
return threadLocal.get().parse(dateStr);
}
public static String format(Date date) {
return threadLocal.get().format(date);
}
ThreadLocal内存泄漏
ThreadLocal的原理:每个Thread内部维护着一个ThreadLocalMap,它是一个Map。这个映射表的Key是一个弱引用,其实就是ThreadLocal本身,Value是真正存的线程变量Object。
也就是说ThreadLocal本身并不真正存储线程的变量值,它只是一个工具,用来维护Thread内部的Map,帮助存和取。注意上图的虚线,它代表一个弱引用类型,而弱引用的生命周期只能存活到下次GC前。
Java的四种引用,强软弱虚
1.强引用
以前我们使用的大部分引用实际上都是强引用,这是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用,那就类似于必不可少的生活用品,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问题。
2.软引用(SoftReference)
如果一个对象只具有软引用,那就类似于可有可无的生活用品。如果内存空间足够,垃圾回收器就不会回收它,如果内存空间不足了,就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它,该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。
软引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用,如果软引用所引用的对象被垃圾回收,JAVA虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。
3.弱引用(WeakReference)
如果一个对象只具有弱引用,那就类似于可有可物的生活用品。弱引用与软引用的区别在于: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。不过,由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程, 因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。
弱引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用,如果弱引用所引用的对象被垃圾回收,Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。
4.虚引用(PhantomReference)
"虚引用"顾名思义,就是形同虚设,与其他几种引用都不同,虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用,那么它就和没有任何引用一样,在任何时候都可能被垃圾回收。
虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于:虚引用必须和引用队列(ReferenceQueue)联合使用。当垃 圾回收器准备回收一个对象时,如果发现它还有虚引用,就会在回收对象的内存之前,把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。程序可以通过判断引用队列中是 否已经加入了虚引用,来了解
被引用的对象是否将要被垃圾回收。程序如果发现某个虚引用已经被加入到引用队列,那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。
特别注意,在世纪程序设计中一般很少使用弱引用与虚引用,使用软用的情况较多,这是因为软引用可以加速JVM对垃圾内存的回收速度,可以维护系统的运行安全,防止内存溢出(OutOfMemory)等问题的产生。
本文介绍了ThreadLocal的基本概念及其在Java中的实现原理。详细解析了ThreadLocal的成员变量、构造函数及常用方法,并通过一个具体示例展示了如何使用ThreadLocal解决SimpleDateFormat在多线程环境下的线程安全问题。
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