ThreadLocal

定义

• ThreaLocal提供了线程本地的实例。它与普通变量的区别在于，每个使用该变量的线程都会初始化一个==完全独立==的实例副本

• synchronize解决线程数据共享的，ThreadLocal提供了线程隔离

适用场景

适用于每个线程需要自己独立的实例，且该实例需要在多个方法中被使用，也就是变量在线程间隔离而在方法或类间共享的场景

• 例如，JAVA web中，我们需要用session获取信息，有时候又需要修改session信息。
  • 这时候也可以用局部变量来解决问题，但是不好的地方是什么呢？

//在每个线程内都构建session实例
public class TheadLocalTest {

    class SessionLocal{
        String status;
    }

   public SessionLocal createSession(){
        return new SessionLocal();
    }
//需要显式传递SessionLocal实例
   public String get(SessionLocal sessionLocal){
        return  sessionLocal.status;
    }
    //需要显式传递SessionLocal实例
    void setStatus(SessionLocal sessionLocal,String status){
        sessionLocal.status=status;
    }

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            TheadLocalTest theadLocalTest = new TheadLocalTest();
            SessionLocal session = theadLocalTest.createSession();
            theadLocalTest.get(session);
            System.out.println(session.status);
            theadLocalTest.setStatus(session, "close");
            theadLocalTest.get(session);
            System.out.println(session.status);
        }).start();
    }
}

也可以实现需求，但是需要显式传递session对象，方法间耦合度较高

使用ThreadLocal实现

public class TheadLocalTest {
//创建一个ThreadLocal对象
    public static ThreadLocal<SessionLocal> session = new ThreadLocal<SessionLocal>();

    class SessionLocal {
        String status;
    }
//创建一个SessionLocal
    public void createSession() {
         session.set(new SessionLocal());
    }
//直接通过ThreadLocal获取，不用显式传递SessionLocal实例
    public String get() {
        SessionLocal sessionLocal = session.get();
        return sessionLocal.status;
    }
//直接通过ThreadLocal设置，不用显式传递SessionLocal实例
    void setStatus(String status) {
        session.get().status = status;
    }

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            TheadLocalTest theadLocalTest = new TheadLocalTest();
            theadLocalTest.createSession();
            theadLocalTest.get();
            System.out.println(theadLocalTest.get());
            theadLocalTest.setStatus("close");
            theadLocalTest.get();
            System.out.println(theadLocalTest.get());
        }).start();
    }
}

实现原理

public class ThreadLocal<T> {
     ……
     //由静态内部类ThreadLocalMap提供Map
      static class ThreadLocalMap {
      //每个Entry都是一个对键的弱引用
          static class Entry  
                       extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
            Object value;
            //每个Entry都包含了一个对值的强引用
            Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }
      }
}

1. 使用弱引用的原因：当没有强引用指向ThreadLocal变量时，它可以被回收。从而导致ThreadLocal不能被回收而造成内存泄露。
2. 另外一种内存泄露：ThreadLocalMap维护ThreadLocal变量和具体映射，当ThreadLocal被回收，映射的键就变为null。ThreadLocalMap中的Entry无法被移除。从而使得实例被该Entry引用而无法被回收。

原理图

从上面代码也可以看出
Thread、ThreadLocal、ThreadLocalMap、Entry之间的关系：

image

• 一个Thread只有一个ThreadLocalMap
• 一个ThreadLocalMap可以用多个ThreadLocal对象
• 一个ThreadLocal对象对应一个Entry

内存泄露

image

1. 实线代表强引用，虚线代表弱引用
2. 虚线表示ThreadLocalMap是使用ThreadLocal的弱引用作为key的。弱引用的对想在GC时会被回收
3. 如果一个ThreadLocal没有外部强引用(图中的ref)来引用它，系统GC的时候，ThreadLocal就会被回收，就会出现很多key为null的Entry,如果线程不结束，value就会一直被引用，从而Entry就不能被回收，造成内存泄漏

是弱引用导致的内存泄露吗？

• 如果key使用强引用
  • 引用的ThreadLocal对象（ref）被回收了，但是ThreadLocalMap还持有ThreadLocal的强引用，那么ThreadLocal不会被回收，从而导致Entry内存泄露
• 弱引用
  • 不会出现上面的问题。ThreadLocal会被回收，value在下一次调用set、get、remove的时候也会清除。
• 所以，相比强引用，弱引用多一层保障

优化

• 在ThreadLocal的get(),set(),remover()的时候 都会清除线程ThreadLocalMap里所有key为null的value
• 但是这些并不能保证不会内存泄露
  • 使用static的ThreadLocal,延长了生命周期
  • 分配使用了ThreadLocal,但是没有调用get、set、remover方法
• 如何避免？
  • 使用完ThreadLocal,都调用remove()，清除数据。
  • 如果ThreadLocal的生命周期需要和项目周期一样，就不能用remove了。

也可以参考这篇文章