ThreadLocal详解_threadlocal发生gc是什么意思-优快云博客

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本文深入解析了ThreadLocal的工作原理，包括其内部数据结构ThreadLocalMap的实现细节，以及如何通过哈希算法来解决线程间数据隔离的问题。同时，还探讨了在使用ThreadLocal时可能出现的内存泄漏问题及解决方案。

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什么是ThreadLocal?（本文基于JDK1.7）

从字面意思看是"线程本地变量"，其实它就是一种数据结构，有点像HashMap,key---value模式,只不过在ThreadLocal中，一个线程只能保存一个value值，并且线程之间保存的数据互不干扰。

public class Test {
// 全量的ThreadLocal
static ThreadLocal<String> tl = new ThreadLocal<String>();
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " set car");
tl.set("car");
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get " + tl.get());
method();
}
public static void method() {
new Thread("th") {
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " get " + tl.get());
}
}.start();
}
}

运行结果:
main set car
main get car
th get null

上例中,主线程main首先通过set()方法向ThreadLocal中设置value为car，然后get()获取其中的值，然后method()方法启动线程th，并获取Threadlocal中的值，由于线程th之前没有设置过value，所以获取的为null。

个个线程之间时怎么做到互不干扰的呢？

public class ThreadLocal<T> {
    
    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        //从当前的Thread对象中取出ThreadLocalMap成员，key是ThreadLocal，value是set的值。
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null)
                return (T)e.value;
        }
        return setInitialValue();
    }
    
    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        //从当前的Thread对象中取出ThreadLocalMap成员，key是ThreadLocal，value是set的值。
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }
    
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }

}

//threadLocals变量存放在Thread对象中
public class Thread{
    /* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
     * by the ThreadLocal class. */
    ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

    /*
     * InheritableThreadLocal values pertaining to this thread. This map is
     * maintained by the InheritableThreadLocal class.
     */
    ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;
    
    ...
}

由源码可知，每个Thread类都有个ThreadLocalMap的数据结构，当执行set（）方法时,ThreadLocalMap存在当前线程的threadLocals变量中，在set()方法中，是从线程的threadLocals变量获取。

所以，在线程1中set的值，在线程2中是看不到的，而且在线程2中set的话，也不影响到线程1中的值，保证了线程之间互不干扰。

每个线程中的ThreadLocalMap究竟是什么？

从名字上看貌似有点像HashMap，但是在源码中我们发现它并没有实现Map接口。在ThreadLocalMap中初始化了一个大小16的Entry数组，Entry对象用来保存一个键值对,这里的key是ThreadLocal对象。

set()方法是怎么解决冲突的呢？先看看set源码

private void set(ThreadLocal key, Object value) {

Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);

for (Entry e = tab[i];
e != null;
e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
ThreadLocal k = e.get();

if (k == key) {
e.value = value;
return;
}

if (k == null) {
replaceStaleEntry(key, value, i);
return;
}
}

tab[i] = new Entry(key, value);
int sz = ++size;
if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
rehash();
}

在插入过程中，根据ThreadLocal对象的hash值，定位到tab中的位置，

1：如果当前位置为空，初始化一个Entry对象放在位置i上。

2：位置i上已经有Entry对象，如果该对象上的key正好是将要设置的key，则替换Entry上的value。

3：位置i不为空并且和key不相同，则查找下一个位置。

同样的在get过程中，先根据ThreadLocal对象的hash值，定位到tab中的位置，判断该位置上的Entry对象的key和要查找的key是否一致，如果一致则返回对应的value，否则查找下一个。

内存泄漏

先来看看Entry的源码实现

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;

Entry(ThreadLocal k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}

当使用ThreadLocal保存一个value，会在线程的ThreadLocalMap中插入一个Entry对象，但是在Entry对象中key被保存为弱引用，这就会导致一个问题，ThreadLocal在没有外部强引用时，发生GC时Entry的key会被回收，但是value还在内存中，如果创建ThreadLocal的线程一直在运行，这个Entry对象的value可能一直得不到回收，从而发生内存泄漏。

如何避免内存泄漏呢？

在调用ThreadLocal的get和set方法时，可能会清楚key为Null的Entry对象，这样对于的value就没有GC Roots可达了，下次GC时就可以被回收，所以每次调用set方法之后请调用remove方法。