ThreadLocal总结

本文详细讲解了ThreadLocal的使用方法及原理,包括如何通过get、set和remove方法操作线程共享变量,以及ThreadLocalMap的存储结构和内存管理机制。同时,文章探讨了ThreadLocal与线程池结合使用时可能出现的问题,并提供了相应的解决方案。


一、用法
ThreadLocal用于保存某个线程共享变量:对于同一个static ThreadLocal,不同线程只能从中get,set,remove自己当前线程的变量,而不会影响其他线程的变量。
1、ThreadLocal.get: 获取ThreadLocal中当前线程共享变量的值。
2、ThreadLocal.set: 设置ThreadLocal中当前线程共享变量的值。
3、ThreadLocal.remove: 移除ThreadLocal中当前线程共享变量的值。
4、ThreadLocal.initialValue: ThreadLocal没有被当前线程赋值时或当前线程刚调用remove方法后调用get方法,返回此方法值。

package com.coshaho.reflect;

/**
 * ThreadLocal用法
 * 
 * @author coshaho
 */
public class MyThreadLocal {

	private static final ThreadLocal<Object> threadLocal = new ThreadLocal<Object>() {
		/**
		 * ThreadLocal没有被当前线程赋值时或当前线程刚调用remove方法后调用get方法,返回此方法值
		 */
		@Override
		protected Object initialValue() {
			System.out.println("调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!");
			return null;
		}
	};

	public static void main(String[] args) {
		new Thread(new MyIntegerTask("IntegerTask1")).start();
		new Thread(new MyStringTask("StringTask1")).start();
		new Thread(new MyIntegerTask("IntegerTask2")).start();
		new Thread(new MyStringTask("StringTask2")).start();
	}

	public static class MyIntegerTask implements Runnable {
		private String name;

		MyIntegerTask(String name) {
			this.name = name;
		}

		@Override
		public void run() {
			for (int i = 0; i < 5; i++) {
				// ThreadLocal.get方法获取线程变量
				if (null == MyThreadLocal.threadLocal.get()) {
					// ThreadLocal.et方法设置线程变量
					MyThreadLocal.threadLocal.set(0);
					System.out.println("线程" + name + ": 0");
				} else {
					int num = (Integer) MyThreadLocal.threadLocal.get();
					MyThreadLocal.threadLocal.set(num + 1);
					System.out.println("线程" + name + ": " + MyThreadLocal.threadLocal.get());
					if (i == 3) {
						MyThreadLocal.threadLocal.remove();
					}
				}
				try {
					Thread.sleep(1000);
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}

	}

	public static class MyStringTask implements Runnable {
		private String name;

		MyStringTask(String name) {
			this.name = name;
		}

		@Override
		public void run() {
			for (int i = 0; i < 5; i++) {
				if (null == MyThreadLocal.threadLocal.get()) {
					MyThreadLocal.threadLocal.set("a");
					System.out.println("线程" + name + ": a");
				} else {
					String str = (String) MyThreadLocal.threadLocal.get();
					MyThreadLocal.threadLocal.set(str + "a");
					System.out.println("线程" + name + ": " + MyThreadLocal.threadLocal.get());
				}
				try {
					Thread.sleep(800);
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}

	}
}

运行结果如下:

调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!
调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!
线程StringTask2: a
线程IntegerTask1: 0
调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!
线程StringTask1: a
调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!
线程IntegerTask2: 0
线程StringTask2: aa
线程StringTask1: aa
线程IntegerTask1: 1
线程IntegerTask2: 1
线程StringTask2: aaa
线程StringTask1: aaa
线程IntegerTask1: 2
线程IntegerTask2: 2
线程StringTask2: aaaa
线程StringTask1: aaaa
线程IntegerTask1: 3
线程IntegerTask2: 3
线程StringTask2: aaaaa
线程StringTask1: aaaaa
调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!
线程IntegerTask1: 0
调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!
线程IntegerTask2: 0

 

二、原理

线程共享变量缓存如下:
Thread.ThreadLocalMap<ThreadLocal, Object>;
1、Thread: 当前线程,可以通过Thread.currentThread()获取。
2、ThreadLocal:我们的static ThreadLocal变量。
3、Object: 当前线程共享变量。

  我们调用ThreadLocal.get方法时,实际上是从当前线程中获取ThreadLocalMap<ThreadLocal, Object>,然后根据当前ThreadLocal获取当前线程共享变量Object。
ThreadLocal.set,ThreadLocal.remove实际上是同样的道理。

 

这种存储结构的好处:
1、线程死去的时候,线程共享变量ThreadLocalMap则销毁。
2、ThreadLocalMap<ThreadLocal,Object>键值对数量为ThreadLocal的数量,一般来说ThreadLocal数量很少,相比在ThreadLocal中用Map<Thread, Object>键值对存储线程共享变量(Thread数量一般来说比ThreadLocal数量多),性能提高很多。


关于ThreadLocalMap<ThreadLocal, Object>弱引用问题:
  当线程没有结束,但是ThreadLocal已经被回收,则可能导致线程中存在ThreadLocalMap<null, Object>的键值对,造成内存泄露。(ThreadLocal被回收,ThreadLocal关联的线程共享变量还存在)。
  虽然ThreadLocal的get,set方法可以清除ThreadLocalMap中key为null的value,但是get,set方法在内存泄露后并不会必然调用,所以为了防止此类情况的出现,我们有两种手段。
1、使用完线程共享变量后,显示调用ThreadLocalMap.remove方法清除线程共享变量;
2、JDK建议ThreadLocal定义为private static,这样ThreadLocal的弱引用问题则不存在了。

 

threadlocal和线程池使用要注意的地方:

  它和线程池一起使用的时候会出现问题,因为我们知道线程池有一个好处就是会让线程重用,避免创建过多的线程对象。也就是说有可能会出现ThreadLocal中的线程对象相同的情况,先上代码看看,代码也很简单:

public class ThreadTest {
 
	static ExecutorService defaultFixedExecutor = Executors.newFixedThreadPool(1);
	static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<String>();
 
	public static void main(String[] args) {
		for (int i = 1; i < 4; i++) {
			final int count = i;
			defaultFixedExecutor.submit(new Runnable() {
 
				@Override
				public void run() {
					System.out.println("第"+count+"次循环刚开始,ThreadLocal中的值为:"+threadLocal.get());
					threadLocal.set(count+"---");
					System.out.println("第"+count+"次循环结束,ThreadLocal中的值为:"+threadLocal.get());
					System.out.println("当前线程名称为:"+Thread.currentThread().getName());
					System.out.println("------------------");
				}
			});
		
		}
	}
}

  

当前线程还没有给ThreadLocal赋值,但是ThreadLocal里面已经有值了。

解决办法可以看ThreadLocal的API:

只要在使用ThreadLocal之前或者之后remove一下就好了。

转载于:https://www.cnblogs.com/tv151579/p/10274951.html

### ThreadLocal的使用场景 ThreadLocal适用于需要在多线程环境中为每个线程独立存储和操作数据的场景。常见的使用场景包括: - **线程上下文传递**:例如在Web应用中,每个请求由一个线程处理,可以通过ThreadLocal保存请求相关的上下文信息,如用户身份、事务对象等,避免频繁传递参数[^2]。 - **线程安全的变量管理**:当多个线程需要访问某个变量,但每个线程对该变量的操作互不影响时,可以使用ThreadLocal来避免同步开销[^3]。 - **资源持有**:某些资源(如数据库连接、Session等)需要在线程内部共享,但不希望多个线程之间共享,ThreadLocal可以很好地满足这种需求[^1]。 ### ThreadLocal的实现原理 ThreadLocal的实现机制主要依赖于线程内部的ThreadLocalMap结构: - 每个线程(Thread类)内部维护一个ThreadLocalMap对象,该Map的键为ThreadLocal实例,值为存储的变量副本[^4]。 - ThreadLocalMap使用**弱引用(WeakReference)**作为键,以避免内存泄漏。当ThreadLocal对象不再被外部引用时,垃圾回收器可以正常回收该对象,但需要注意Map中对应的值仍需手动清理[^5]。 - 每个ThreadLocal实例都有一个唯一的哈希码(threadLocalHashCode),用于在ThreadLocalMap中快速定位存储位置[^5]。 通过这种机制,每个线程访问同一个ThreadLocal变量时,实际上访问的是各自线程独立的变量副本,从而实现了线程安全。 ### 示例代码 以下是一个简单的ThreadLocal使用示例: ```java public class ThreadLocalExample { // 定义一个ThreadLocal变量 private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<>(); public static void main(String[] args) { // 创建多个线程进行测试 for (int i = 0; i < 3; i++) { new Thread(() -> { // 设置线程本地变量 threadLocal.set((int) (Math.random() * 100)); // 获取线程本地变量 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + threadLocal.get()); }).start(); } } } ``` 在这个例子中,每个线程都设置了不同的整数值,彼此之间互不影响。 ### 总结 ThreadLocal通过为每个线程提供独立的变量副本,解决了线程安全问题,并在某些场景下提升了性能。其核心在于每个线程内部维护的ThreadLocalMap结构,以及基于弱引用的键值对管理机制。
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