Java中的ThreadLocal源碼及弱引用解析
引言
我們知道在通常情況下,對于主存中的變量,每一個線程都能夠訪問并修改該變量(或對象)。
與之相對的,如果我們需要實現(xiàn)每個線程擁有自己專屬的本地變量,該如何操作呢?
此時引出ThreadLocal類,通過ThreadLocal可以實現(xiàn)全局變量在多線程環(huán)境下的線程隔離。
每個線程都可以獨立地訪問和修改自己的全局變量副本,不會影響其他線程的副本。
這在某些場景下可以簡化代碼的編寫和理解。
源碼解析
示例代碼
我們先從一段簡單的代碼示例入手:
package Thread_;
public class ThreadLocal {
private static java.lang.ThreadLocal<Integer> counter = new java.lang.ThreadLocal<>();
public static void main(String[] args) {
Runnable runnable = () -> {
// 獲取當前線程的計數(shù)器值,初始值為0
int count = counter.get() == null ? 0 : counter.get();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 的計數(shù)器值為: " + count);
// 對計數(shù)器進行累加操作
counter.set(count + 1);
// 模擬耗時操作
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 再次獲取計數(shù)器值
count = counter.get();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 的累加后計數(shù)器值為: " + count);
};
// 創(chuàng)建三個線程并啟動
Thread thread1 = new Thread(runnable);
Thread thread2 = new Thread(runnable);
Thread thread3 = new Thread(runnable);
thread1.start();
thread2.start();
thread3.start();
}
}
//結果如下:
Thread-1 的計數(shù)器值為: 0
Thread-0 的計數(shù)器值為: 0
Thread-2 的計數(shù)器值為: 0
Thread-1 的累加后計數(shù)器值為: 1
Thread-2 的累加后計數(shù)器值為: 1
Thread-0 的累加后計數(shù)器值為: 1
在代碼中,我們定義了一個ThreadLocal類的整形對象counter,用三個線程進行累加操作。
結果我們發(fā)現(xiàn),counter的值并沒有變?yōu)?,而是每個線程有一個自己的counter值,分別為1。
由此引出ThreadLoca的作用:
ThreadLocal對象在每個線程內是共享的,在不同線程之間又是隔離的(每個線程都只能看到自己獨有的ThreadLocal對象的值),即,實現(xiàn)了線程范圍內的局部變量的作用。
線程獨享原因
源碼解析
首先我們可以推測,如果要保證每個線程獨享一份數(shù)據(jù),那這份數(shù)據(jù)應該要能夠從線程內部進行引用。
實際上,線程的棧中存放了ThreadLocal.ThreadLocalMap這么一個屬性(初始化為空),ThreadLocalMap是ThreadLocal的一個靜態(tài)內部類,以后數(shù)據(jù)就要以ThreadLocalMap的形式在堆中實例化,并讓threadLocals成為它的引用!這樣就完成了線程的獨享了。
public class Thread implements Runnable{
...
...
/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
* by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
...
}我們回到示例中,注意:ThreadLocal<Integer> counter這個ThreadLocal對象的set方法,跟進源碼,詳細解釋如下:
// 對計數(shù)器進行累加操作
counter.set(count + 1);
//源碼1. set源碼:
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();//獲取當前線程
ThreadLocalMap map = getMap(t);//讓map成為該線程內的threadLocals所引用的堆中的對象!
//見源碼2.
//其實就是去嘗試引用實例化的ThreadLocalMap,但此時初始化為null,所以我們看下面的判斷:
if (map != null) {
map.set(this, value);//不為空,已經(jīng)有map,就把堆中的值賦值為counter,count + 1
} else {
createMap(t, value);//為空,創(chuàng)建ThreadLocalMap的對象
//但要注意,createMap并不是讓map實例化,見下面源碼3.
}
}
//源碼2. getMap源碼:
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
//意思就是,返回這個t線程的ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null里面這個threadLocals 對象
}
//源碼3. createMap源碼:
//傳入的this,其實就是counter。firstValue就是相應的值count + 1。
//注意,是將t.threadLocals線程內的這個ThreadLocalMap對象實例化,所以線程內部的這個對象指向了堆中內存的new...,實現(xiàn)了線程內部的數(shù)據(jù)獨立。
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}概括:
看似是向ThreadLocal存入一個值,實際上是向當前線程對象中的ThreadLocalMap對象存入值(如果為空,則實例化當前線程對象中的ThreadLocalMap對象)ThreadLocalMap我們可以簡單的理解成一個Map,Map存的key就是ThreadLocal實例本身(counter),value是具體的值。
get方法同理,也是先取出當前線程對象,再取出其指向的map里的值:
public T get() {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
return setInitialValue();
}1.3 ThreadLocalMap的key的弱引用
源碼如下:
static class ThreadLocalMap {
/**
* The entries in this hash map extend WeakReference, using
* its main ref field as the key (which is always a
* ThreadLocal object). Note that null keys (i.e. entry.get()
* == null) mean that the key is no longer referenced, so the
* entry can be expunged from table. Such entries are referred to
* as "stale entries" in the code that follows.
*/
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}通常ThreadLocalMap的生命周期跟Thread一樣長,如果沒有手動刪除對應key會導致內存泄漏,但是使用弱引用可以多一層保障:弱引用ThreadLocal會被GC回收,不會內存泄漏,對應的value在下一次ThreadLocalMap調用set,get,remove的時候會被清除。
ThreadLocal中一個設計亮點是ThreadLocalMap中的Entry結構的Key用到了弱引用。 試想如果使用強引用,如果ThreadLocalMap的Key使用強引用,那么Key對應的ThreadLocal對象在沒有被外部引用時仍然無法被GC回收,因為Key存在于ThreadLocalMap中,而且線程是長時間存活的。這就可能導致ThreadLocal對象無法被回收,從而造成內存泄漏。
使用了弱引用的話,JVM觸發(fā)GC回收弱引用后,ThreadLocalMap中會出現(xiàn)一些Key為null,但是Value不為null的Entry項,這些Entry項如果不主動清理,就會一直駐留在ThreadLocalMap中。此時,ThreadLocal在下一次調用get()、set()、remove()方法就可以刪除那些ThreadLocalMap中Key為null的值,起到了惰性刪除釋放內存的作用。
到此這篇關于Java中的ThreadLocal源碼及弱引用解析的文章就介紹到這了,更多相關ThreadLocal源碼及弱引用內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!
相關文章
Java多線程之ReentrantReadWriteLock源碼解析
這篇文章主要介紹了Java多線程之ReentrantReadWriteLock源碼解析,文中有非常詳細的代碼示例,對正在學習java基礎的小伙伴們有非常好的幫助,需要的朋友可以參考下2021-05-05
詳解如何使用SpringBoot實現(xiàn)下載JSON文件
在?Spring?Boot?中實現(xiàn)文件下載功能,可以通過將?JSON?字符串作為文件內容返回給客戶端從而實現(xiàn)JSON文件下載效果,下面我們就來看看具體操作吧2025-02-02
postman?如何實現(xiàn)傳遞?ArrayList?給后臺
這篇文章主要介紹了postman?如何實現(xiàn)傳遞?ArrayList給后臺,具有很好的參考價值,希望對大家有所幫助。如有錯誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教2021-12-12
Java wait和notifyAll實現(xiàn)簡單的阻塞隊列
這篇文章主要介紹了Java wait和notifyAll實現(xiàn)簡單的阻塞隊列,文中通過示例代碼介紹的非常詳細,對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友可以參考下2019-10-10
RocketMQ生產者調用start發(fā)送消息原理示例
這篇文章主要為大家介紹了RocketMQ生產者調用start發(fā)送消息原理示例詳解,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進步,早日升職加薪2022-11-11
IDEA Maven Mybatis generator 自動生成代碼(實例講解)
下面小編就為大家分享一篇IDEA Maven Mybatis generator 自動生成代碼的實例講解,具有很好的參考價值,希望對大家有所幫助。一起跟隨小編過來看看吧2017-12-12

