并发(十三)

ThreadLocal

ThreadLocal是一个为线程提供线程局部变量的工具类。它的思想也十分简单,就是为线程提供一个线程私有的变量副本,这样多个线程都可以随意更改自己线程局部的变量,不会影响到其他线程。不过需要注意的是,ThreadLocal提供的只是一个浅拷贝,如果变量是一个引用类型,那么就要考虑它内部的状态是否会被改变,想要解决这个问题可以通过重写ThreadLocal的initialValue()函数来自己实现深拷贝,建议在使用ThreadLocal时一开始就重写该函数。
ThreadLocal与像synchronized这样的锁机制是不同的。首先,它们的应用场景与实现思路就不一样,锁更强调的是如何同步多个线程去正确地共享一个变量,ThreadLocal则是为了解决同一个变量如何不被多个线程共享。从性能开销的角度上来讲,如果锁机制是用时间换空间的话,那么ThreadLocal就是用空间换时间。
ThreadLocal中含有一个叫做ThreadLocalMap的内部类,该类为一个采用线性探测法实现的HashMap。它的key为ThreadLocal对象而且还使用了WeakReference,ThreadLocalMap正是用来存储变量副本的。

image.png

threadlocal而是一个线程内部的存储类,可以在指定线程内存储数据,数据存储以后,只有指定线程可以得到存储数据。
ThreadLocal提供了线程内存储变量的能力,这些变量不同之处在于每一个线程读取的变量是对应的互相独立的。通过get和set方法就可以得到当前线程对应的值。
做个不恰当的比喻,从表面上看ThreadLocal相当于维护了一个map,key就是当前的线程,value就是需要存储的对象。
这里的这个比喻是不恰当的,实际上是ThreadLocal的静态内部类ThreadLocalMap为每个Thread都维护了一个数组table,ThreadLocal确定了一个数组下标,而这个下标就是value存储的对应位置。

threadlocal的方法

static final ThreadLocal<T> sThreadLocal = new ThreadLocal<T>();
sThreadLocal.set()
sThreadLocal.get()

作为一个存储数据的类,关键点就在get和set方法。

//set 方法
public void set(T value) {
      //获取当前线程
      Thread t = Thread.currentThread();
      //实际存储的数据结构类型
      ThreadLocalMap map = getMap(t);
      //如果存在map就直接set,没有则创建map并set
      if (map != null)
          map.set(this, value);
      else
          createMap(t, value);
  }
  
//getMap方法
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
      //thred中维护了一个ThreadLocalMap
      return t.threadLocals;
 }
 
//createMap
void createMap(Thread t, T firstValue) {
      //实例化一个新的ThreadLocalMap,并赋值给线程的成员变量threadLocals
      t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}

从上面代码可以看出每个线程持有一个ThreadLocalMap对象。每一个新的线程Thread都会实例化一个ThreadLocalMap并赋值给成员变量threadLocals,使用时若已经存在threadLocals则直接使用已经存在的对象。

下面的例子中,开启两个线程,在每个线程内部设置了本地变量的值,然后调用print方法打印当前本地变量的值。如果在打印之后调用本地变量的remove方法会删除本地内存中的变量

package test;

public class ThreadLocalTest {

    static ThreadLocal<String> localVar = new ThreadLocal<>();

    static void print(String str) {
        //打印当前线程中本地内存中本地变量的值
        System.out.println(str + " :" + localVar.get());
        //清除本地内存中的本地变量
        localVar.remove();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1  = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //设置线程1中本地变量的值
                localVar.set("localVar1");
                //调用打印方法
                print("thread1");
                //打印本地变量
                System.out.println("after remove : " + localVar.get());
            }
        });

        Thread t2  = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //设置线程1中本地变量的值
                localVar.set("localVar2");
                //调用打印方法
                print("thread2");
                //打印本地变量
                System.out.println("after remove : " + localVar.get());
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();
    }
}

总结:THreadLocalMap中的Entry的key使用的是ThreadLocal对象的弱引用,在没有其他地方对ThreadLoca依赖,ThreadLocalMap中的ThreadLocal对象就会被回收掉,但是对应的不会被回收,这个时候Map中就可能存在key为null但是value不为null的项,这需要实际的时候使用完毕及时调用remove方法避免内存泄漏。

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