• ThreadLocal用法详解和原理


    一、用法

    ThreadLocal用于保存某个线程共享变量:对于同一个static ThreadLocal,不同线程只能从中get,set,remove自己的变量,而不会影响其他线程的变量。

    1、ThreadLocal.get: 获取ThreadLocal中当前线程共享变量的值。

    2、ThreadLocal.set: 设置ThreadLocal中当前线程共享变量的值。

    3、ThreadLocal.remove: 移除ThreadLocal中当前线程共享变量的值。

    4、ThreadLocal.initialValue: ThreadLocal没有被当前线程赋值时或当前线程刚调用remove方法后调用get方法,返回此方法值。

    /**
     * ThreadLocal用法
     * @author coshaho
     *
     */
    public class MyThreadLocal 
    {
        private static final ThreadLocal<Object> threadLocal = new ThreadLocal<Object>(){
            /**
             * ThreadLocal没有被当前线程赋值时或当前线程刚调用remove方法后调用get方法,返回此方法值
             */
            @Override
            protected Object initialValue()
            {
                System.out.println("调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!");
                return null;
            }
        };
        
        public static void main(String[] args)
        {
            new Thread(new MyIntegerTask("IntegerTask1")).start();
            new Thread(new MyStringTask("StringTask1")).start();
            new Thread(new MyIntegerTask("IntegerTask2")).start();
            new Thread(new MyStringTask("StringTask2")).start();
        }
        
        public static class MyIntegerTask implements Runnable
        {
            private String name;
            
            MyIntegerTask(String name)
            {
                this.name = name;
            }
    
            @Override
            public void run() 
            {
                for(int i = 0; i < 5; i++)
                {
                    // ThreadLocal.get方法获取线程变量
                    if(null == MyThreadLocal.threadLocal.get())
                    {
                        // ThreadLocal.et方法设置线程变量
                        MyThreadLocal.threadLocal.set(0);
                        System.out.println("线程" + name + ": 0");
                    }
                    else
                    {
                        int num = (Integer)MyThreadLocal.threadLocal.get();
                        MyThreadLocal.threadLocal.set(num + 1);
                        System.out.println("线程" + name + ": " + MyThreadLocal.threadLocal.get());
                        if(i == 3)
                        {
                            MyThreadLocal.threadLocal.remove();
                        }
                    }
                    try 
                    {
                        Thread.sleep(1000);
                    }
                    catch (InterruptedException e)
                    {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }    
            }
            
        }
        
        public static class MyStringTask implements Runnable
        {
            private String name;
            
            MyStringTask(String name)
            {
                this.name = name;
            }
    
            @Override
            public void run() 
            {
                for(int i = 0; i < 5; i++)
                {
                    if(null == MyThreadLocal.threadLocal.get())
                    {
                        MyThreadLocal.threadLocal.set("a");
                        System.out.println("线程" + name + ": a");
                    }
                    else
                    {
                        String str = (String)MyThreadLocal.threadLocal.get();
                        MyThreadLocal.threadLocal.set(str + "a");
                        System.out.println("线程" + name + ": " + MyThreadLocal.threadLocal.get());
                    }
                    try 
                    {
                        Thread.sleep(800);
                    }
                    catch (InterruptedException e)
                    {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
            
        }
    }

    运行结果如下:

    调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!
    线程IntegerTask1: 0
    调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!
    线程IntegerTask2: 0
    调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!
    调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!
    线程StringTask1: a
    线程StringTask2: a
    线程StringTask1: aa
    线程StringTask2: aa
    线程IntegerTask1: 1
    线程IntegerTask2: 1
    线程StringTask1: aaa
    线程StringTask2: aaa
    线程IntegerTask2: 2
    线程IntegerTask1: 2
    线程StringTask2: aaaa
    线程StringTask1: aaaa
    线程IntegerTask2: 3
    线程IntegerTask1: 3
    线程StringTask1: aaaaa
    线程StringTask2: aaaaa
    调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!
    线程IntegerTask2: 0
    调用get方法时,当前线程共享变量没有设置,调用initialValue获取默认值!
    线程IntegerTask1: 0
    

    二、原理

    线程共享变量缓存如下:

    Thread.ThreadLocalMap<ThreadLocalObject>;

    1、Thread: 当前线程,可以通过Thread.currentThread()获取。

    2、ThreadLocal:我们的static ThreadLocal变量。

    3、Object: 当前线程共享变量。

    我们调用ThreadLocal.get方法时,实际上是从当前线程中获取ThreadLocalMap<ThreadLocalObject>,然后根据当前ThreadLocal获取当前线程共享变量Object。

    ThreadLocal.set,ThreadLocal.remove实际上是同样的道理。

     

    这种存储结构的好处:

    1、线程死去的时候,线程共享变量ThreadLocalMap则销毁。

    2、ThreadLocalMap<ThreadLocal,Object>键值对数量为ThreadLocal的数量,一般来说ThreadLocal数量很少,相比在ThreadLocal中用Map<Thread, Object>键值对存储线程共享变量(Thread数量一般来说比ThreadLocal数量多),性能提高很多。

     

    关于ThreadLocalMap<ThreadLocalObject>弱引用问题:

    当线程没有结束,但是ThreadLocal已经被回收,则可能导致线程中存在ThreadLocalMap<nullObject>的键值对,造成内存泄露。(ThreadLocal被回收,ThreadLocal关联的线程共享变量还存在)。

    虽然ThreadLocal的get,set方法可以清除ThreadLocalMap中key为null的value,但是get,set方法在内存泄露后并不会必然调用,所以为了防止此类情况的出现,我们有两种手段。

    1、使用完线程共享变量后,显示调用ThreadLocalMap.remove方法清除线程共享变量;

    2、JDK建议ThreadLocal定义为private static,这样ThreadLocal的弱引用问题则不存在了。

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