Java EE(20)——线程安全——ThreadLocal

1.前言

在面的线程安全相关的博文中,解决线程安全问题的方法主要使用synchronizedvolatile 两个关键字。引发线程安全问题的根本原因是多个线程同时对共享变量进行 操作,而上述两个关键字并没有改变"多个线程 同一个变量"这个情况。以synchronized为例,当某一线程访问上锁的变量时,其他线程只能等待该线程释放锁,使用synchronized会一定程度上影响性能(即便使用了锁升级策略),本质上还是"多个线程 同一个变量"。本文介绍的ThreadLocal就是解决这一问题的

2 ThreadLocal

2.1 概念&作用

概念 :ThreadLocal是Java中的一个2工具类。它提供了线程局部变量,每个线程访问ThreadLocal变量时,都有自己独立的副本且该变量副本只能有当前线程使用
作用

  • 避免线程之间的数据共享,从而保证了线程安全
  • 避免使用synchronized带来的性能开销

示例一
示例二

2.2 ThreadLocal实现原理

2.2.1 public void set(T value)方法

由上面的源码可知,threadLocal调用set方法时,先获取到当前线程,再获取到当前线程维护的ThreadLocalMap(第一次获取时为null)

ThreadLocalMap是什么?

ThreadLocalMap是ThreadLocal类中定义的内部类,可以理解为一张哈希表,表中又定义了一个内部类Entry。Entry是一个键值对,其中key是当前的threadLocal对象的引用 ,value是要存放到值。

每个线程(Thread)内部都会维护一个ThreadLocalMap类型的变量threadLocals(初始为null)

其中,key引用是弱引用,value是强引用。如果一个对象只有弱引用指向,那么下一次GC(垃圾回收)的时候就会将该对象回收掉
下面是Thread,ThreadLocal,ThreadLocalMap的栈堆位置关系图

下面是ThreadLocal对象调用set方法的全流程

2.2.2 public T get()方法

获取value的时候也是先获取到当前的线程,只有自己set的值,这时候才能get到;如果该线程没有调用set方法而先调用get方法,就会调用setInitialValue()方法得到一个初始值(默认为null)

不过setInitialValue()方法可以重写,设置一个用户想要的初始值

3 ThreadLocal引发的内存泄漏

3.1ThreadLocal 内存泄露的原因

前面已经有所提及,Thread维护的ThreadLocalMap中,key引用是一个弱引用,如果不存在其他强引用,那么key指向的ThreadLocal对象就会被GC回收掉

如果栈中的ThreadLocal强引用被销毁了,那么ThreadLocal对象只剩下一个弱引用,下一次ThreadLocal对象 会被回收掉。但是ThreadLocalMap中的key弱引用不会被回收,ThreadLocalMap被线程中的threadLocals引用指向,这是一个强引用,只要线程不结束,ThreadLocalMap就不会销毁,key也就不会被销毁。换言之,key的生命周期和当前线程一致,不过此时key弱引用的指向为null,那么key对应的value就无法被获取到,并且也不会被回收。

如果ThreadLocal对象搭配线程池一起使用,那么内存泄漏问题就更应该值得注意,因为线程池的思想就是线程复用,即便当前没有任务可执行,线程池中的核心线程会一直存在,而ThreadLocal对象大概率不能一直存在,这就导致线程中的ThreadLocalMap中的value就无法被获取到。如果无法被访问的value越来越多,就可能导致内存不够用,所以当ThreadLocal使用完毕时,及时调用remove()方法将对应的Entry移除掉

3.2 正确使用ThreadLocal的方式

1.如果ThreadLocal要用很久,将ThreadLocal强引用 使用static修饰,延长强引用的生命周期

java 复制代码
//这样做的意思是,告诉  JVM  ThreadLocal对象我要用很久,你别给我回收了
//保证线程中维护的ThreadLocalMap中的key能访问到对应的value
private static final ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<String>();

2.如果ThreadLocal不怎么用,及时调用remove()方法将对应的Entry移除掉

key引用能不能是强引用?

答:不能,如果key也是一个强引用,当栈上的ThreadLocal引用销毁的时候,因为key是一个强引用,那么堆中的ThreadLocal对象也不会被回收,内存泄漏问题更加严重

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