• ThreadLocal的正确使用与原理


    ThreadLocal是什么

    ThreadLocal是线程Thread中属性threadLocals即ThreadLocal.ThreadLocalMap的管理者,ThreadLocal用于给每个线程操作自己线程的本地变量,通过线程私有从而保证线程安全性。

    ThreadLocal原理

    get()方法来说,线程的本地变量是存放在线程实例的属性ThreadLocalMap上的,ThreadLocalMap本质上就是一个HashMap,ThreadLocal只是一个管理者,当我们的线程需要拿到自己的本地变量时,我们直接调用ThreadLocal去get本地变量即可。
    因为get()方法底层会先获取到当前线程,然后通过当前线程拿到他的属性值ThreadLocalMap,如果ThreadLocalMap为空,则会调用ThreadLocal的初始化方法拿到初始值返回,如果不为空,则会拿该ThreadLocal作为key去获取该线程下的ThreadLocalMap里对应的value值。

    ThreadLocal内存泄漏问题

    线程的属性值ThreadLocalMap中使用的 key 为 ThreadLocal 的弱引用,而value是强引用。所以,如果ThreadLocal没有被外部强引用的情况下,在垃圾回收的时候,key 会被清理掉,而value 不会被清理掉。这样的话,ThreadLocalMap 中就会出现 key 为 null 的 Entry。假如我们不做任何措施的话,value 永远无法被 GC 回收,这个时候就可能会产生内存泄露。
    因此针对这种情况,我们有两种原则:

    1. ThreadLocal申明为private static final。JDK建议ThreadLocal定义为private static,这样ThreadLocal的弱引用问题则不存在了。
      • private与final 尽可能不让他人修改变更引用。
      • static 表示为类属性,只有在程序结束才会被回收。
    2. ThreadLocal使用后务必调用remove方法。
      • 最简单有效的方法是使用后将其移除。

    关于InheritableThreadLocal

    InheritableThreadLocal类是ThreadLocal类的子类。ThreadLocal中每个线程拥有它自己的值,与ThreadLocal不同的是,InheritableThreadLocal允许一个线程以及该线程创建的所有子线程都可以访问它保存的值

    代码示例

    ThreadLocal使用

    public class ThreadLocalTest {
    
        //第一种初始化方式
        /**
         * 声明为static是让ThreadLocal实例随着程序的结束才结束,这样才不会让GC回收了
         * 声明为final是让ThreadLocal实例引用不会被替换,这样子也不会因为被替换导致被GC回收
         * 这两个声明都是为了避免作为key的ThreadLocal对象没有外部强引用而导致被GC回收,从而导致内存泄漏的问题,因为ThreadLocalMap<ThreadLocal, Object>中的ThreadLocal
         * 对象作为key是弱引用,会被GC回收。
         */
        private static final ThreadLocal<String> threadLocalStr = ThreadLocal.withInitial(() -> "fresh");
    
        private static AtomicInteger intGen = new AtomicInteger(0);
        //第二种初始化方式
        private static final ThreadLocal<Integer> threadLocalInt = new ThreadLocal<Integer>() {
            @Override
            public Integer initialValue() {
                return intGen.incrementAndGet();
            }
        };
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            ArrayList<Thread> threads = new ArrayList<>();
            for (int i = 0; i < 2; i++) {
                Thread t = new Thread(() -> {
                    try {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "   " + threadLocalInt.get());
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "   " + threadLocalStr.get());
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
                        threadLocalStr.set("bojack horseman" + threadLocalInt.get());
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "   " + threadLocalInt.get());
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "   " + threadLocalStr.get());
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } finally {
                        threadLocalInt.remove();
                        threadLocalStr.remove();
                    }
                });
                t.start();
                threads.add(t);
            }
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            System.out.println(threads);
            System.out.println(threadLocalStr);
            System.out.println(threadLocalInt);
        }
        /**
         * Thread-0   1
         * Thread-1   2
         * Thread-0   fresh
         * Thread-1   fresh
         * [Thread[Thread-0,5,main], Thread[Thread-1,5,main]]
         * java.lang.ThreadLocal$SuppliedThreadLocal@1ef7fe8e
         * cn.vv.schedule.test.ThreadLocalTest$1@6f79caec
         * Thread-1   2
         * Thread-1   bojack horseman2
         * Thread-0   1
         * Thread-0   bojack horseman1
         */
    
    }
    

    InheritableThreadLocal使用

    public class InheritableThreadLocalTest {
    
        //第一种初始化方式
        private static final InheritableThreadLocal<String> threadLocalStr = new InheritableThreadLocal<String>() {
            @Override
            public String initialValue() {
                return "fresh";
            }
        };
        private static AtomicInteger intGen = new AtomicInteger(0);
        //第二种初始化方式
        private static final ThreadLocal<Integer> threadLocalInt = new ThreadLocal<Integer>() {
            @Override
            public Integer initialValue() {
                return intGen.incrementAndGet();
            }
        };
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            //如果是InheritableThreadLocal,则父线程创建的所有子线程都会复制一份父线程的线程变量,而不是去初始化一份线程变量
            threadLocalStr.set("main");
            ArrayList<Thread> threads = new ArrayList<>();
            for (int i = 0; i < 2; i++) {
                Thread t = new Thread(() -> {
                    try {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "   " + threadLocalInt.get());
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "   " + threadLocalStr.get());
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
                        //子线程可以自由地改变自己的本地变量
                        threadLocalStr.set("bojack horseman" + threadLocalInt.get());
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "   " + threadLocalInt.get());
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "   " + threadLocalStr.get());
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } finally {
                        threadLocalInt.remove();
                        threadLocalStr.remove();
                    }
                });
                t.start();
                threads.add(t);
            }
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "   " + threadLocalStr.get());
        }
        /**
         * Thread-0   2
         * Thread-1   1
         * Thread-0   main
         * Thread-1   main
         * main   main
         * Thread-0   2
         * Thread-0   bojack horseman2
         * Thread-1   1
         * Thread-1   bojack horseman1
         */
    
    }
    

    参考

    ThreadLocal理解及应用

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