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Java的ThreadLocal源碼詳細(xì)解讀

 更新時(shí)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(xì)解讀,ThreadLocal翻譯過(guò)來(lái)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(dāng)前線程,該變量對(duì)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(guò)來(lái)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(dāng)前線程,該變量對(duì)其他線程而言是隔離的。

Threadlocal 主要用來(lái)做線程變量的隔離。

ThreadLocal為變量在每個(gè)線程中都創(chuàng)建了一個(gè)副本,那么每個(gè)線程可以訪問(wèn)自己內(nèi)部的副本變量,各個(gè)線程間互不影響,從而實(shí)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(shè)置線程中本地變量的值
       threadLocal.set("thread-" + i);
       // 打印當(dāng)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(gè)線程都有各自的值,并且互不影響。

應(yīng)用場(chǎng)景

  1. 每秒鐘同時(shí)會(huì)有很多用戶請(qǐng)求,那每個(gè)請(qǐng)求都帶有用戶信息,我們知道通常都是一個(gè)線程處理一個(gè)用戶請(qǐng)求,我們可以把用戶信息丟到Threadlocal里面,讓每個(gè)線程處理自己的用戶信息,線程之間互不干擾。
  2. 在進(jìn)行對(duì)象跨層傳遞的時(shí)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(jìn)行事務(wù)操作,用于存儲(chǔ)線程事務(wù)信息。
  5. 數(shù)據(jù)庫(kù)連接,Session會(huì)話管理。

ThreadLocal源碼分析

thread

先看一下 ThreadLocal 和 Thread 的關(guān)系

Thread類中有一個(gè)threadLocals屬性,是ThreadLocal內(nèi)部類ThreadLocalMap類型的變量,ThreadLocalMap可以看作是一個(gè)HashMap,其內(nèi)部有一個(gè)內(nèi)部類為 Entry,繼承了 WeakReference<ThreadLocal<?>> ,是一個(gè)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(guān)系之后,看一下Thread Local的源碼: 我們只要看其主要的幾個(gè)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(dāng)前線程
    Thread t = Thread.currentThread();
    // 通過(guò)當(dāng)前線程獲取線程中的ThreadLocal.ThreadLocalMap對(duì)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(gè)ThreadLocalMap對(duì)象
        createMap(t, value);
}
// 根據(jù)提供的線程對(duì)象,和指定的值,創(chuàng)建一個(gè)ThreadLocalMap對(duì)象
void createMap(Thread t, T firstValue) {
    t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
// threadLocals是Thread類的一個(gè)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(guān)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(dāng)前線程
    Thread t = Thread.currentThread();
    // 通過(guò)當(dāng)前線程獲取線程中的ThreadLocal.ThreadLocalMap對(duì)象
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
        // map不為空,通過(guò)this(當(dāng)前對(duì)象,即ThreadLocal對(duì)象)獲取Entry對(duì)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(shè)置初始值,初始化ThreadLocalMap對(duì)象,并設(shè)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(guò)當(dāng)前線程獲取線程中的ThreadLocal.ThreadLocalMap對(duì)象
    ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
    if (m != null)
        // 移除對(duì)象
        m.remove(this);
}
// 根據(jù)key,刪除對(duì)應(yīng)的所有值
private void remove(ThreadLocal<?> key) {
    Entry[] tab = table;
    int len = tab.length;
    // 獲取key對(duì)應(yīng)的 Entry[] 下標(biāo)
    int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
    for (Entry e = tab[i];
         e != null;
         // 獲取下一個(gè)Entry對(duì)象
         e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
        if (e.get() == key) {
            e.clear();
            // 通過(guò)重新哈希位于staleSlot和下一個(gè)null插槽之間的任何可能沖突的條目,來(lái)清除陳舊的條目。這還會(huì)清除尾隨null之前遇到的所有其他過(guò)時(shí)的條目,防止出現(xiàn)內(nèi)存泄漏問(wèn)題
            expungeStaleEntry(i);
            return;
        }
    }
}

總結(jié)

  1. 每個(gè)Thread維護(hù)著一個(gè)ThreadLocalMap的引用
  2. ThreadLocalMap是ThreadLocal的內(nèi)部類,用Entry來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)
  3. ThreadLocal創(chuàng)建的副本是存儲(chǔ)在自己的threadLocals中的,也就是自己的ThreadLocalMap。
  4. ThreadLocalMap的鍵為ThreadLocal對(duì)象,而且可以有多個(gè)threadLocal變量,因此保存在map中
  5. 在進(jìn)行g(shù)et之前,必須先set,否則會(huì)報(bào)空指針異常,當(dāng)然也可以初始化一個(gè),但是必須重寫initialValue()方法。
  6. ThreadLocal本身并不存儲(chǔ)值,它只是作為一個(gè)key來(lái)讓線程從ThreadLocalMap獲取value。

InheritableThreadLocal

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

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

InheritableThreadLocals類通過(guò)重寫getMap和createMap兩個(gè)方法將本地變量保存到了具體線程的inheritableThreadLocals變量中,當(dāng)線程通過(guò)InheritableThreadLocals實(shí)例的set或者get方法設(shè)置變量的時(shí)候,就會(huì)創(chuàng)建當(dāng)前線程的inheritableThreadLocals變量。而父線程創(chuàng)建子線程的時(shí)候,ThreadLocalMap中的構(gòu)造函數(shù)會(huì)將父線程的inheritableThreadLocals中的變量復(fù)制一份到子線程的inheritableThreadLocals變量中。

ThreadLocal內(nèi)存泄漏問(wèn)題

簡(jiǎn)單說(shuō)一下Java中的4種引用

  • 強(qiáng)引用:不管JVM如何gc,都不會(huì)被回收。
  • 軟引用:只有JVM內(nèi)存不足,進(jìn)行fullGc時(shí),才會(huì)被回收。
  • 弱引用:只要出現(xiàn)gc,就會(huì)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(guān)聯(lián)虛引用的對(duì)象在被GC掉之后收到一個(gè)通知。(不能通過(guò)get方法獲得其指向的對(duì)象)

在上面的代碼中,我們可以看出,當(dāng)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(dāng)前線程一直存在且沒(méi)有調(diào)用該ThreadLocal的remove方法,如果這個(gè)時(shí)候別的地方還有對(duì)ThreadLocal的引用,那么當(dāng)前線程中的ThreadLocalMap中會(huì)存在對(duì)ThreadLocal變量的引用和value對(duì)象的引用,是不會(huì)釋放的,會(huì)造成內(nèi)存泄漏。

ThreadLocalMap中的Entry的key使用的是ThreadLocal對(duì)象的弱引用,在沒(méi)有其他地方對(duì)ThreadLoca依賴,ThreadLocalMap中的ThreadLocal對(duì)象就會(huì)被回收掉,但是對(duì)應(yīng)的value值不會(huì)被回收,這個(gè)時(shí)候Map中就可能存在key為null但是value不為null的項(xiàng),也會(huì)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(guān)于Java的ThreadLocal源碼詳細(xì)解讀的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java的ThreadLocal內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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