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Java的ThreadLocal源碼詳細解讀

 更新時間:2023年08月29日 10:13:10   作者:瘋狂的帆  
這篇文章主要介紹了Java的ThreadLocal源碼詳細解讀,ThreadLocal翻譯過來就是線程本地,也就是本地線程變量,意思是ThreadLocal中填充的變量屬于當前線程,該變量對其他線程而言是隔離的,需要的朋友可以參考下

ThreadLocal是什么

ThreadLocal翻譯過來就是線程本地,也就是本地線程變量,意思是ThreadLocal中填充的變量屬于當前線程,該變量對其他線程而言是隔離的。

Threadlocal 主要用來做線程變量的隔離。

ThreadLocal為變量在每個線程中都創(chuàng)建了一個副本,那么每個線程可以訪問自己內(nèi)部的副本變量,各個線程間互不影響,從而實現(xiàn)線程安全。

ThreadLocal怎么用

public static void main(String[] args) {
   IntStream.range(1, 5).forEach(i -> new Thread(() -> {
       // 設置線程中本地變量的值
       threadLocal.set("thread-" + i);
       // 打印當前線程中本地內(nèi)存中本地變量的值
       System.out.println(threadLocal.get());
       // 清除本地內(nèi)存中的本地變量
       threadLocal.remove();
       // 打印本地變量
       System.out.println("thread-" + i + " after remove: " + threadLocal.get());
   }).start());
}
/*
thread-1
thread-4
thread-4 after remove: null
thread-2
thread-3
thread-2 after remove: null
thread-1 after remove: null
thread-3 after remove: null
*/

從結(jié)果可以看到,每一個線程都有各自的值,并且互不影響。

應用場景

  1. 每秒鐘同時會有很多用戶請求,那每個請求都帶有用戶信息,我們知道通常都是一個線程處理一個用戶請求,我們可以把用戶信息丟到Threadlocal里面,讓每個線程處理自己的用戶信息,線程之間互不干擾。
  2. 在進行對象跨層傳遞的時候,使用ThreadLocal可以避免多次傳遞,打破層次間的約束。
  3. 線程間數(shù)據(jù)隔離。
  4. 進行事務操作,用于存儲線程事務信息。
  5. 數(shù)據(jù)庫連接,Session會話管理。

ThreadLocal源碼分析

thread

先看一下 ThreadLocal 和 Thread 的關系

Thread類中有一個threadLocals屬性,是ThreadLocal內(nèi)部類ThreadLocalMap類型的變量,ThreadLocalMap可以看作是一個HashMap,其內(nèi)部有一個內(nèi)部類為 Entry,繼承了 WeakReference<ThreadLocal<?>> ,是一個弱引用。Entry的key是 ThreadLocal<?> ,value是Object類型的值。

大致了解了Thread和ThreadLocal的關系之后,看一下Thread Local的源碼: 我們只要看其主要的幾個方法,就可以完全了解ThreadLocal的原理了。

set方法

public void set(T value) {
    // 獲取當前線程
    Thread t = Thread.currentThread();
    // 通過當前線程獲取線程中的ThreadLocal.ThreadLocalMap對象
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        // map不為空,則直接賦值
        map.set(this, value);
    else
        // map為空,則創(chuàng)建一個ThreadLocalMap對象
        createMap(t, value);
}
// 根據(jù)提供的線程對象,和指定的值,創(chuàng)建一個ThreadLocalMap對象
void createMap(Thread t, T firstValue) {
    t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
// threadLocals是Thread類的一個屬性
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
    return t.threadLocals;
}
/*
Thread 類 182行
	// ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained by the ThreadLocal class.
    ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
*/

get方法

// ThreadLocalMap中的內(nèi)部類,存放key,value
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
    // 與此ThreadLocal關聯(lián)的值
    Object value;
	// k:ThreadLocal的引用,被傳遞給WeakReference的構(gòu)造方法
    Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
        super(k);
        value = v;
    }
}
public T get() {
    // 獲取當前線程
    Thread t = Thread.currentThread();
    // 通過當前線程獲取線程中的ThreadLocal.ThreadLocalMap對象
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
        // map不為空,通過this(當前對象,即ThreadLocal對象)獲取Entry對象
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            // Entry不為空,則直接返回Entry中的value值
            return result;
        }
    }
    // 如果map或Entry為空,則返回初始值-null
    return setInitialValue();
}
// 設置初始值,初始化ThreadLocalMap對象,并設置value為 null
private T setInitialValue() {
    // 初始化值,此方法返回 null
    T value = initialValue();
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    else
        createMap(t, value);
    return value;
}

remove方法

public void remove() {
    // 通過當前線程獲取線程中的ThreadLocal.ThreadLocalMap對象
    ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
    if (m != null)
        // 移除對象
        m.remove(this);
}
// 根據(jù)key,刪除對應的所有值
private void remove(ThreadLocal<?> key) {
    Entry[] tab = table;
    int len = tab.length;
    // 獲取key對應的 Entry[] 下標
    int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
    for (Entry e = tab[i];
         e != null;
         // 獲取下一個Entry對象
         e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
        if (e.get() == key) {
            e.clear();
            // 通過重新哈希位于staleSlot和下一個null插槽之間的任何可能沖突的條目,來清除陳舊的條目。這還會清除尾隨null之前遇到的所有其他過時的條目,防止出現(xiàn)內(nèi)存泄漏問題
            expungeStaleEntry(i);
            return;
        }
    }
}

總結(jié)

  1. 每個Thread維護著一個ThreadLocalMap的引用
  2. ThreadLocalMap是ThreadLocal的內(nèi)部類,用Entry來進行存儲
  3. ThreadLocal創(chuàng)建的副本是存儲在自己的threadLocals中的,也就是自己的ThreadLocalMap。
  4. ThreadLocalMap的鍵為ThreadLocal對象,而且可以有多個threadLocal變量,因此保存在map中
  5. 在進行get之前,必須先set,否則會報空指針異常,當然也可以初始化一個,但是必須重寫initialValue()方法。
  6. ThreadLocal本身并不存儲值,它只是作為一個key來讓線程從ThreadLocalMap獲取value。

InheritableThreadLocal

ThreadLocal類:同一個ThreadLocal變量在父線程中被設置值后,在子線程中是獲取不到的。

而InheritableThreadLocal類,通過繼承ThreadLocal類,并重寫了childValue、getMap、createMap三個方法,是可以在子線程中獲取到父線程的值。

InheritableThreadLocals類通過重寫getMap和createMap兩個方法將本地變量保存到了具體線程的inheritableThreadLocals變量中,當線程通過InheritableThreadLocals實例的set或者get方法設置變量的時候,就會創(chuàng)建當前線程的inheritableThreadLocals變量。而父線程創(chuàng)建子線程的時候,ThreadLocalMap中的構(gòu)造函數(shù)會將父線程的inheritableThreadLocals中的變量復制一份到子線程的inheritableThreadLocals變量中。

ThreadLocal內(nèi)存泄漏問題

簡單說一下Java中的4種引用

  • 強引用:不管JVM如何gc,都不會被回收。
  • 軟引用:只有JVM內(nèi)存不足,進行fullGc時,才會被回收。
  • 弱引用:只要出現(xiàn)gc,就會被回收。
  • 虛引用:虛引用是所有引用中最弱的一種引用,其存在就是為了將關聯(lián)虛引用的對象在被GC掉之后收到一個通知。(不能通過get方法獲得其指向的對象)

在上面的代碼中,我們可以看出,當前ThreadLocal的引用k被傳遞給WeakReference的構(gòu)造函數(shù),所以ThreadLocalMap中的key為ThreadLocal的弱引用。

如果當前線程一直存在且沒有調(diào)用該ThreadLocal的remove方法,如果這個時候別的地方還有對ThreadLocal的引用,那么當前線程中的ThreadLocalMap中會存在對ThreadLocal變量的引用和value對象的引用,是不會釋放的,會造成內(nèi)存泄漏。

ThreadLocalMap中的Entry的key使用的是ThreadLocal對象的弱引用,在沒有其他地方對ThreadLoca依賴,ThreadLocalMap中的ThreadLocal對象就會被回收掉,但是對應的value值不會被回收,這個時候Map中就可能存在key為null但是value不為null的項,也會造成內(nèi)存泄漏。

使用完ThreadLocal后,一定執(zhí)行remove操作,避免出現(xiàn)內(nèi)存泄漏情況。

到此這篇關于Java的ThreadLocal源碼詳細解讀的文章就介紹到這了,更多相關Java的ThreadLocal內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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