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ThreadLocal的常用方法、使用场景及注意事项有哪些

发表于:2025-01-20 作者:千家信息网编辑
千家信息网最后更新 2025年01月20日,本篇内容主要讲解"ThreadLocal的常用方法、使用场景及注意事项有哪些",感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷,实用性强。下面就让小编来带大家学习"ThreadLocal的常用方法
千家信息网最后更新 2025年01月20日ThreadLocal的常用方法、使用场景及注意事项有哪些

本篇内容主要讲解"ThreadLocal的常用方法、使用场景及注意事项有哪些",感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷,实用性强。下面就让小编来带大家学习"ThreadLocal的常用方法、使用场景及注意事项有哪些"吧!

目录
  • 1. ThreadLocal详解

  • 2. ThreadLocal的使用场景

  • 3.常用方法源码解析

    • 3.1 initialValue方法

    • 3.2 set(T value)方法

    • 3.3 get方法

    • 3.4 小结

    • 3.4 ThreadLocalMap数据结构

  • 4. ThreadLocal的副作用

    • 4.1 ThreadLocal引起脏数据

    • 4.2 ThreadLocal引起的内存泄漏

  • 5. ThreadLocal内存泄漏解决方案及remove方法源码解析

    1. ThreadLocal详解

    JDK1.2版本起,Java就提供了java.lang.ThreadLocal,ThreadLocal为每个使用线程都提供独立的变量副本,可以做到线程间的数据隔离,每个线程都可以访问各自内部的副本变量。

    线程上下文ThreadLocal又称为"线程保险箱",ThreadLocal能够将指定的变量和当前线程进行绑定,线程之间彼此隔离,持有不同的对象实例,从而避免了数据资源的竞争。

    2. ThreadLocal的使用场景

    • 在进行对象跨层传递的时候,可以考虑ThreadLocal,避免方法多次传递,打破层次间的约束。

    • 线程间数据隔离。

    • 进行事务操作,用于储存线程事务信息。

    注意:

    ThreadLocal并不是解决多线程下共享资源的一种技术,一般情况下,每一个线程的ThreadLocal存储的都是一个全新的对象(通过new关键字创建),如果多线程的ThreadLocal存储了一个对象引用,那么就会面临资源竞争,数据不一致等并发问题。

    3.常用方法源码解析

    3.1 initialValue方法

     protected T initialValue() {        return null; }

    此方法为ThreadLocal保存的数据类型指定的一个初始化值,在ThreadLocal中默认返回null。但可以重写initialValue()方法进行数据初始化。

    如果使用的是Java8提供的Supplier函数接口更加简化:

    // withInitial()实际是创建了一个ThreadLocal的子类SuppliedThreadLocal,重写initialValue()ThreadLocal threadLocal = ThreadLocal.withInitial(Object::new);

    3.2 set(T value)方法

    主要存储指定数据。

    public void set(T value) {    // 获取当前线程Thread.currentThread()     Thread t = Thread.currentThread();    // 根据当前线程获取与之关联的ThreadLocalMap数据结构    ThreadLocalMap map = getMap(t);    if (map != null)        // 核心方法。set 遍历整个Entry的过程,后面有详解        map.set(this, value);    else {        // 调用createMap(),创建ThreadLocalMap,key为当前ThreadLocal实例,存入数据为当前value。        // ThreadLocal会创建一个默认长度为16Entry节点,并将k-v放入i位置(i位置计算方式和hashmap相似,        // 当前线程的hashCode&(entry默认长度-1)),并设置阈值(默认为0)为Entry默认长度的2/3。        createMap(t, value);    }}// set 遍历整个Entry的过程private void set(ThreadLocal key, Object value) {    // 获取所有的Entry    Entry[] tab = table;    int len = tab.length;    // 根据ThreadLocal对象,计算角标位置    int i = key.threadLocalHashCode & (len-1); // 循环查找    for (Entry e = tab[i];e != null;e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {        ThreadLocal k = e.get();  // 找到相同的就直接覆盖,直接返回。        if (k == key) {            e.value = value;            return;        }  // 如果ThreadLocal为null,直接驱出并使用新数据(Value)占居原来位置,  // 这个过程主要是防止内存泄漏。        if (k == null) {            // 驱除ThreadLocal为null的Entry,并放入Value,这也是内存泄漏的重点地区            replaceStaleEntry(key, value, i);            return;        }    } // entry都为null,创建新的entry,已ThreadLocal为key,将存放数据为Value。    tab[i] = new Entry(key, value);    int sz = ++size;    // ThreadLoaclMapde的当前数据元素的个数和阈值比较,再次进行key为null的清理工作。    if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)        // 整理Entry,当Entry中的ThreadLocal对象为null时,通过重新计算角标位来清理        // 以前ThreadLocal。如果Entry数量大于3/4容量进行扩容        rehash();}

    3.3 get方法

    get()用于返回当前线程ThreadLocal中数据备份,当前线程的数据都存在一个ThreadLocalMap的数据结构中。

    public T get() {    Thread t = Thread.currentThread();    // 获得ThreadLocalMap对象map,ThreadLocalMap是和当前Thread关联的,    ThreadLocalMap map = getMap(t);    if (map != null) {        // 存入ThreadLocal中的数据实际上是存储在ThreadLocalMap的Entry中。        // 而此Entry是放在一个Entry数组里面的。        // 获取当前ThreadLocal对应的entry        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);        if (e != null) {            // 直接返回当前数据             T result = (T)e.value;            return result;        }    }    // ThreadLocalMap未初始化,首先初始化    return setInitialValue();}// ThreadLocal的setInitialValue方法源码private T setInitialValue() {    // 为ThreadLocalMap指定Value的初始化值    T value = initialValue();    Thread t = Thread.currentThread();    // 根据本地线程Thread获取ThreadLocalMap,一下方法与Set方法相同。    ThreadLocalMap map = getMap(t);    if (map != null)        // 如果map存在,直接调用set()方法进行赋值。        map.set(this, value);    else        // map==null;创建ThreadLocalMap对象,并将Thread和value关联起来        createMap(t, value);    return value;}

    3.4 小结

    • initialValue():初始化ThreadLocal中的value属性值。

    • set():获取当前线程,根据当前线程从ThreadLocals中获取ThreadLocalMap数据结构,

      • 如果ThreadLocalmap的数据结构没创建,则创建ThreadLocalMap,key为当前ThreadLocal实例,存入数据为当前value。ThreadLocal会创建一个默认长度为16Entry节点,并将k-v放入i位置(i位置计算方式和hashmap相似,当前线程的hashCode&(entry默认长度-1)),并设置阈值(默认为0)为Entry默认长度的2/3。

      • 如果ThreadLocalMap存在。就会遍历整个Map中的Entry节点,如果entry中的key和本线程ThreadLocal相同,将数据(value)直接覆盖,并返回。如果ThreadLoca为null,驱除ThreadLocal为null的Entry,并放入Value,这也是内存泄漏的重点地区。

    • get()

    • get()方法比较简单。就是根据Thread获取ThreadLocalMap。通过ThreadLocal来获得数据value。注意的是:如果ThreadLocalMap没有创建,直接进入创建过程。初始化ThreadLocalMap。并直接调用和set方法一样的方法。

    3.4 ThreadLocalMap数据结构

    set()还是get()方法都是避免不了和ThreadLocalMap和Entry打交道。ThreadLocalMap是一个类似于HashMap的一个数据结构(没有链表),仅仅用于存放线程存放在ThreadLocal中的数据备份,ThreadLocalMap的所有方法对外部都是不可见的。

    ThreadLocalMap中用于存储数据的Entry,它是一个WeakReference类型的子类,之所以设计成WeakReference是为了能够是JVM发生gc,能够自动回收,防止内存溢出现象。

    4. ThreadLocal的副作用

    4.1 ThreadLocal引起脏数据

    线程复用会产生脏数据。

    由于结程池会重用 Thread 对象 ,那么与 Thread 绑定的类的静态属性 ThreadLocal 变量也会被重用。如果在实现的线程 run()方法体中不显式地调用 remove() 清理与线程相关的ThreadLocal 信息,那么如果下一个线程不调用set()设置初始值,就可能 get()到重用的线程信息,包括 ThreadLocal 所关联的线程对象的 value 值。

    // java.lang.Thread#threadLocals  /* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained     * by the ThreadLocal class. */  ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

    4.2 ThreadLocal引起的内存泄漏

    在上面提到ThreadLocalMap中存放的Entry是WeakReference的子类。所以在JVM触发GC(young gc,Full GC)时,都会导致Entry的回收

    在get数据的时候,增加检查,清除已经被回收器回收的Entry(WeakReference可以自动回收)

    private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal key, int i, Entry e) {    ThreadLocal k = e.get();  ...    if (k == null)        // 清除 key 是 null 的Entry        expungeStaleEntry(i);  ... return null;}private boolean cleanSomeSlots(int i, int n) {    boolean removed = false;    Entry[] tab = table;    int len = tab.length;    do {        i = nextIndex(i, len);        Entry e = tab[i];        if (e != null && e.get() == null) {            n = len;            removed = true;            // 清除key==null 的Entry            i = expungeStaleEntry(i);        }    } while ( (n >>>= 1) != 0);    return removed;}

    set数据时增加检查,删除已经被垃圾回收器清理的Entry,并将其移除

    private boolean cleanSomeSlots(int i, int n) {    boolean removed = false;    Entry[] tab = table;    int len = tab.length;    do {        i = nextIndex(i, len);        Entry e = tab[i];        if (e != null && e.get() == null) {            n = len;            removed = true;            // 清除key==null 的Entry            i = expungeStaleEntry(i);        }    } while ( (n >>>= 1) != 0);    return removed;}

    基于上面三点:ThreadLocal在一定程度上保证不会发生内存泄漏。但是Thread类中有ThreadlocalMap的引用,导致对象的可达性,故不能回收。

    ThreadLocal被置为null清除了。但是通过ThreadLocalMap还是被Thread类引用。导致该数据是可达的。所以内存得不到释放,除非当前线程结束,Thread引用就会被垃圾回收器回收。如图所示

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    5. ThreadLocal内存泄漏解决方案及remove方法源码解析

    解决ThreadLocal内存泄漏的常用方法是:在使用完ThreadLocal之后,及时remove掉。

    public void remove() {    // 根据当前线程,获取ThreadLocalMap    ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());    if (m != null)        // map不为null,执行remove操作        m.remove(this);}// ThreadLocal 的remove()private void remove(ThreadLocal key) {    // 获取存放key-value的数组。    Entry[] tab = table;    int len = tab.length;    // 根据ThreadLocal的HashCode确定唯一的角标    int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);    for (Entry e = tab[i];e != null;e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {        if (e.get() == key) {            // 如果和本ThreadLocal相同。将引用置null。            e.clear();            // 实行Enty和Entry.value置null。源码中 tab[staleSlot].value = null; tab[staleSlot] = null;            expungeStaleEntry(i);            return;        }    }}

    到此,相信大家对"ThreadLocal的常用方法、使用场景及注意事项有哪些"有了更深的了解,不妨来实际操作一番吧!这里是网站,更多相关内容可以进入相关频道进行查询,关注我们,继续学习!

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