ThreadLocal的使用

Dear 丶 2022-01-05 13:19 330阅读 0赞

ThreadLocal是jdk1.2时引入的一个线程局部变量。我们知道，多线程产生的原因就是因为多个线程间存在共享变量。如果我们每个线程都有属于自己的变量。就不会存在变量共享的问题了。ThreadLocal对象的作用就是用来实现每个线程一个变量的作用，每个线程有自己的变量，自己用自己的，就不会出现共享的问题了。这是从字面意思上解释。下面我们从源码层面分析，ThreadLocal是怎么和当前线程绑定起来的 ？我们进Thread的源码看一下。在源码中可以看到一个threadLocals的成员变量。类型为ThreadLocalMap。![在这里插入图片描述][20190623225250820.png]  
这个ThreadLocalMap是干嘛的呢?  
点击ThreadLocalMap,去看它的源码：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5ODM5MDc1_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
ThreadLocalMap是ThreadLocal的一个内部类。ThreadLocalMap是一个映射表，可以理解成HashMap结构。key是当前Thread对象，value为一个Entry对象。Entry对象，我们下面会介绍，先说这个ThreadLocalMap对象，很明显它在Thread中的值为null，那么它是在哪个地方进行初始化的呢？  
一共有两个地方，一个是set方法中，一个是get方法中  
先看get方法的源码：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5ODM5MDc1_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
如果我们没有往ThreadLocal对象中set值，直接就调用get方法的话，map为空。此时就会调用setInitialValue方法，初始化一个ThreadLocalMap对象。如果map不为空，会根据当前线程对象从ThreadLocalMap中取出当前线程对象对应的value值。我们可以看到，map先是获取了一个Entry对象，真正的值是放在这个Entry对象中，下面我们会详细说出。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5ODM5MDc1_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
注意这里还有一个initialValue方法，这个方法是给ThreadLocal赋初始化值的。初始是这样的  
![在这里插入图片描述][20190624163641458.png]  
我们可以看到该方法的访问权限是protected，也就是子类复写使用。我们可以overriden该方法。初次调用get方法时，赋一个初始值。  
好了，继续回到ThreadLocalMap的初始化问题。除了上面说的get方法。还有就是在set方法中，继续看源码：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5ODM5MDc1_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
说完ThreadLocalMap对象的初始化，继续说Entry对象。这个Entry对象又是什么呢?  
点进源码去看看：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5ODM5MDc1_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
可以看到，Entry对象继承了弱引用对象WeakReference，弱引用对象意为：在GC时会回收的对象。( java一共有4种引用类型，弱引用是其中一种，相关知识可以百度了解一下)。从构造函数中可以看到，Entry将key，也就是当前ThreadLocal对象传递给了弱引用，所以在GC时，如果ThreadLocal对象没有强引用的话，当前Entry中的key（ThreadLocal对象）会被GC回收。Thread，ThreadLocal，ThreadLocalMap，Entry。这几个对象之间的关系是怎么样的呢?  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5ODM5MDc1_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
上图可以看出，ThreadLocalMap中维护的是一个Entry数组?  
为什么ThreadLocalMap中引用的Entry是一个数组类型呢？因为在一个线程中，我们可以new多个ThreadLocal对象。每一个ThreadLocal对象就对应着一个Entry对象，所以要使用数组存储这些Entry对象。  
这里有一个问题，为什么ThreadLocal的作者要将Entry中的key设计成弱引用呢？  
作者的想法是：如果当前ThreadLocal对象没有强引用存在，就通知GC回收该key，此时key变为null。同时，作者在set，get中，都对key为null的情况做了处理。会清除掉key为null的Entry对象。这样就可以避免，我们使用了set和get方法，但是没有显示调用remove清除该key的问题。一定程度上避免了内存泄露的问题。  
虽然作者做了很多处理，但是由于线程池技术的普及，ThreadLocal对象使用不当，还是会造成内存泄露。为什么呢？  
原因是：我们在线程池中取出的链接不会销毁，会返回到池中复用。如果我们对ThreadLocal对象手动set了一个值，但是后期没有再次调用set和get方法。下一次GC发生时，会回收掉key，但是由于value为一个强引用，所以导致key为null，永远无法被取出。该块内存空间永远无法被使用。内存泄露。  
所以，我们在使用ThreadLocal对象时，用完的值要注意执行remove操作。  
另外，ThreadLocal的最佳实践是用static关键字修饰，防止产生多个ThreadLocal对象，内存浪费。

说完了ThreadLocal结构，说说ThreadLocal的存值和取值以及移除值  
存值的方法为set，取值的方法为get。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5ODM5MDc1_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
set方法挺清晰的，就是获取当前线程对象，然后获取ThreadLocalMap映射表对象。  
看一下getMap方法的源码  
![在这里插入图片描述][20190624164332112.png]  
简单粗暴，直接返回Thread类中的threadLocals变量。  
如果map不为空，说明我们之前set过值。这个时候，就会进入set(this,value)的set重载方法。这个this，很明显就是当前的ThreadLocal对象。value就是我们想要存储在ThreadLocal中的值。  
我们进入set(this，value)方法中看一下  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5ODM5MDc1_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
首先获取Entry数组，然后利用算法计算Entry数组的一个索引下标，准备存放新的Entry对象。如果当前ThreadLocal对象关联的Entry对象在Entry数组中已经存在，就覆盖原来的值。如果计算的索引所关联的Entry对象的key为空。说明存在GC回收掉key的情况，这个时候就会清除掉该key对应的value以及Entry对象。  
如果在for循环中没有返回的话，就会新建一个新的Entry。然后将Entry数组中的长度加1，同时判断该数组是否需要扩展。

get方法的源码为：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5ODM5MDc1_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]  
get方法就比较简单了，就是利用当前线程找到对应的Entry对象，返回它的value值即可。如果没有对应的ThreadLocalMap对象，就会创建一个新的Entry对象。get时，也会判断是否有空key的Entry，然后进行清除。

下面再看一下remove方法  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5ODM5MDc1_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]  
首先根据key计算一下Entry所在的索引，然后判断是否为空，如果不为空，就判断该下标对应的key是否等于我们传入的key，如果相等，就会清除掉Entry对象对应的key，同时清除掉value。同时还有这个Entry对象。

[20190623225250820.png]: /images/20211229/f91f1b8775654eb389d0a5ac04e70fd2.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5ODM5MDc1_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20211229/a4f45033e77b4bb2b3bed814399a1038.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5ODM5MDc1_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20211229/cbb0ce7ef5a143269cf827d2b1190845.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5ODM5MDc1_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20211229/85698464705a4039abc1a1b526a130a6.png
[20190624163641458.png]: /images/20211229/726cf6b38edc4eb0a70c901c579364da.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5ODM5MDc1_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20211229/0fbfdb85c67740ccb63f30cf62e3ade0.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5ODM5MDc1_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20211229/0b1f0cb963ee49f4a31476c42e185e50.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5ODM5MDc1_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20211229/ae3a0a91882d40019701bcc721ee6211.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5ODM5MDc1_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: /images/20211229/6129839325bd461c876b9675c2eaa8ad.png
[20190624164332112.png]: /images/20211229/05a5402e81e04881b5858839ab5f324b.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5ODM5MDc1_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]: /images/20211229/89c007b854974dec9a13ec9b6a70b4b4.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5ODM5MDc1_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]: /images/20211229/ab3d98466e0a4e6388f97e45384fbdf9.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5ODM5MDc1_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]: /images/20211229/194c69aceae741f4a7bf3bf27382167e.png