ThreadLocal中你不得不知道的知识

朱雀 2022-10-16 04:55 270阅读 0赞

**前言**：  
一般在项目中，有时候会有大量使用线程的情况，如果是读操作的话不会涉及到线程安全的问题，但如果是写操作那就会考虑到线程本身的安全问题了。

所谓的线程不安全是指多个线程同时去操作同一个全局变量，如果执行的结果和我们所预期想的不一样，那么我们就称之为线程安全问题。

> 在Java中如何解决线程安全问题？
> 
> 1.  使用synchronized或者是Lcok
> 2.  使用ThreadLock

如果是使用互斥锁即synchronized或Lock，锁的实现方案是通过线程排队，上个线程结束后且释放锁下个线程才能进入，从而解决线程安全的问题；但是这样做效率肯定会有所下降，以时间换空间的方法在大部分项目中都不可取。

当我们使用ThreadLocal时特别要注意**内存溢出**（Out Of Memory，简称 OOM）

> 什么是内存溢出？

是指无用的对象一直占据着内存且没有被释放，并且一直得不到释放，这种无用对象占据内存空间的现象就称为内存溢出。

> 代码演示部分

package com.enu;
    import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
    import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    /** * @author:zjy * @description: * @create:2021-05-26 23:16 **/
    public class test { 
    
        //创建一个初始化数组大小 10m
        static class MyTask{ 
           private byte[] bytes = new byte[10 * 1024 * 1024];
        }
    
        //自定义一个ThreadLocal
        private static ThreadLocal<MyTask> threadLocal = new ThreadLocal<>();
    
        //创建主测试方法
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 
    
            //创建线程池
            ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor =
                    new ThreadPoolExecutor(
                    5,
                    5,
                    5,
                    TimeUnit.SECONDS,
                    new LinkedBlockingQueue<>(100));
    
            //循环创建10次
            for (int i = 0; i < 10; i++) { 
                executeTask(threadPoolExecutor);
                Thread.sleep(1000);
            }
        }
    
    
        private static void executeTask(ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor) { 
            threadPoolExecutor.execute(() -> { 
    
                MyTask myTask = new MyTask();
                System.out.println("创建对象");
    
                //将对象设置进ThreadLocal
                threadLocal.set(myTask);
            });
        }
    }

这部分代码最终的打印结果：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3o1ODMyNDg3NTY_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
如果我们在idea中设置堆的内存大小（建议根据电脑内存大小决定，尽量设置小一些），然后再执行上部分的代码，那么程序会报错（内存溢出）。

![在这里插入图片描述][2021052623394097.png]

> 原因及分析

为什么我们使用ThreadLocal会报内存溢出的错误？

接下来我们一起进入源码来分析一波。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3o1ODMyNDg3NTY_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
当我们使用set方法时：

1.  获取到当前的线程
2.  根据当前线程获取到变量
3.  如果变量不为null则把该变量以k v 的形式存储到map中去

这样我们不难看出每个线程执行时会通过ThreadLocal把变量存储到一个叫ThreadLocalMap的集合中去。

贴示出ThreadLocalMap的源码：

static class ThreadLocalMap{
    	
    		// 实际存储数据的数组
        	private Entry[] table;
    		
    		// 存储变量的set方法
    		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();
        }
        }
    }

从上述源码我们可以看出：ThreadMap 中有一个 Entry\[\] 数组用来存储所有的数据，而 Entry 是一个包含 key 和 value 的键值对，其中 key 为 ThreadLocal 本身，而 value 则是要存储在 ThreadLocal 中的值。

因为线程池的生命周期很长，所以线程池存储的数据（value）则会一直存在，从而造成了内存处于紧张或溢出的场景。

**可以通过如下办法避免这样的场景出现，代码如下：**

package com.enu;
    import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
    import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    /** * @author:zjy * @description: * @create:2021-05-26 23:16 **/
    public class test { 
    
        //创建一个初始化数组大小 10m
        static class MyTask{ 
           private byte[] bytes = new byte[10 * 1024 * 1024];
        }
    
        //自定义一个ThreadLocal
        private static ThreadLocal<MyTask> threadLocal = new ThreadLocal<>();
    
        //创建主测试方法
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 
    
            //创建线程池
            ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor =
                    new ThreadPoolExecutor(
                    5,
                    5,
                    5,
                    TimeUnit.SECONDS,
                    new LinkedBlockingQueue<>(100));
    
            //循环创建10次
            for (int i = 0; i < 10; i++) { 
                executeTask(threadPoolExecutor);
                Thread.sleep(1000);
            }
        }
    
    
        private static void executeTask(ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor) { 
            threadPoolExecutor.execute(() -> { 
    
                MyTask myTask = new MyTask();
                System.out.println("创建一个对象");
    
    
                try { 
                    //将对象设置进ThreadLocal
                    threadLocal.set(myTask);
    
                    //其他业务代码
    
                }finally { 
                    //移除掉该线程在内存中所产生的数据
                    threadLocal.remove();
                }
            });
        }
    }

通过ThreadLocal中的remove()方法来解决该问题，这么牛皮的方法，我们先通过源码来解析一波再说。

public void remove() { 
             ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
             if (m != null)
                 m.remove(this);
    }

通过该代码段可以看出最后会在Thread中移除ThreadLocalMap，也就是说会把该集合中所存储的数据都丢弃掉从而释放内存空间，就不会在使用ThreadLocal的时候造成OOM。

本章完！下次再见

> 文章持续更新中，感兴趣的看官们可以微信搜一搜【爱搞事的程序猿】，欢迎你一起来讨论！

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