ThreadLocal源码原理以及防止内存泄露
ThreadLocal的原理图:
在线程任务Runnable中,使用一个及其以上ThreadLocal对象保存多个线程的一个及其以上私有值,即一个ThreadLocal对象可以保存多个线程一个私有值。
(重点)每一个线程Thread对象,都有一个threadLocals属性;
核心属性,因为每个Thread对象(线程)都拥有自己私有的threadLocals属性,ThreadLocal对象通过操作(set和get)每个线程自身私有属性threadLocals(数据结构:ThreadLocal.ThreadLocalMap)做到让每个线程拥有自己的私有变量;
threadLocals数据结构是ThreadLocal的内部类ThreadLocalMap,这个Map中的key是当前ThreadLocal对象,value是线程想要隔离的值,值的类型是ThreadLocal的泛型。
ThreadLocal源码实现
(1)set方法
ThreadLocal<String> local=new ThreadLocal<String>(); t.set("herock"); 为啥直接设置value就知道该value属于哪个线程?仔细体会上面的文字。
首先获取到当前线程,通过getMap(t)传入线程获得该线程持有的实例变量ThreadLocalMap。
getMap(t)返回线程t的实例变量threadLocals。
如果threadLocals为null就创建map,如果不为null以ThreadLocal实例为key,以所存值为value存入map;
而该Map是线程私有属性threadLocals变量的值,所以建议最好把ThreadLocal对象设置为static,这样该Runnable只创建一个ThreadLocal对象,每个相同或不同的线程任务都引用的同一个ThreadLocal对象;
什么叫相同或不同的线程任务?比如有RunnableA和RunnableB线程任务都需要ThreadLocal对象,一组线程执行A,一组线程执行B,他们都可以使用同一个ThreadLocal对象,即作为key存入线程自身的私有属性threadLocals中。
(2)ThreadLocal的get方法
public T get() {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);//这里的this是ThreadLocal对象
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;//获得value
return result;
}
}
return setInitialValue();
}
防止内存泄漏
ThreadLocal 被线程的实例变量引用,在线程未死之前, ThreadLocal 变量无法被回收,会导致内存泄漏?其实不然,在源程序中已经有相应的措施了。
ThreadLocalMap 的每个 Entry 都是一个对 键 的弱引用.
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
ThreadLocalMap中的entry是弱引用(会在下一次垃圾回收时回收),从而避免上文所述 ThreadLocal 被引用不能被回收而造成的内存泄漏的问题。
但是,这里又可能出现另外一种内存泄漏的问题。
ThreadLocalMap 维护 ThreadLocal 变量与具体value的映射,当 ThreadLocal 变量被回收后,该Entry的key变为 null,该 Entry 无法被移除。从而使得实例被该 Entry 引用而无法被回收造成内存泄漏。
再看一次set方法
针对该问题,ThreadLocalMap 的 set 方法中:
首先,根据key(ThreadLocal对象)的hashcode与len-1进行按位与计算出在ThreadLocalMap中哈希数组的index下标值,tab[i]即为链表的头结点;
然后遍历以tab[i]的头结点链表中的元素,如果有元素等于了该Entry(弱引用的ThreadLocal),就把value付给该entry对应的value;
(重点)如果遍历的元素中有值为null(因为弱引用在垃圾回收时被回收了),就把该位置的元素的设置为null(通过 replaceStaleEntry 方法将所有key为 null 的 Entry 的值value设置为 null,从而使得该值可被回收,然后在把想要插入的key-value插入进去);
如果遍历完了都没有与待插入元素相等的链表节点,就将该键值对进行插入;
另外,会在 rehash 方法中通过 expungeStaleEntry 方法将键和值为 null 的 Entry 设置为 null 从而使得该 Entry 可被回收。通过这种方式,ThreadLocal 可防止内存泄漏。
private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
for (Entry e = tab[i]; e != null; e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
ThreadLocal<?> k = e.get();
if (k == key) {
e.value = value;
return;
}
if (k == null) {
//这里是链表中某个Entry元素的key为null时,这里就要进行清理,然后再把想要插入的值key和value插入进去
replaceStaleEntry(key, value, i);
return;
}
}
tab[i] = new Entry(key, value);
int sz = ++size;
if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
rehash();
}
总结
- ThreadLocal 并不解决线程间共享数据的问题
- 每个线程持有一个 Map 并维护了 ThreadLocal 对象与具体实例的映射,该 Map 由于只被持有它的线程访问,故不存在线程安全以及锁的问题
- ThreadLocalMap 的 Entry 为弱引用,避免了 ThreadLocal 对象无法被回收的问题
- ThreadLocalMap 的 set 方法通过调用 replaceStaleEntry 方法回收键为 null 的 Entry 对象的值(即为具体实例)以及 Entry 对象本身从而防止内存泄漏
- ThreadLocal 适用于变量在线程间隔离且在方法间共享的场景,比如一个Servlet类中有一个属性,有方法对该属性进行写操作和读操作,为了隔离
参考来源:
http://www.jasongj.com/java/threadlocal/
https://blog.csdn.net/herock3/article/details/80160978
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