并发之ThreadLocal

ThreadLocal

ThreadLocal 用一种存储变量与线程绑定的方式，在每个线程中用自己的 ThreadLocalMap 安全隔离变量，为解决多线程程序的并发问题提供了一种新的思路。

 

简单画一个UML:

 

 再看下ThreadLocal源码get()与set()

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();
    }

public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
    return t.threadLocals;
}

void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}

 

set(T value)：每次获取当前线程，从线程中获取其属性map，然后以当前threadLocal对象作为key，存放value;

get():每次获取当前线程，从线程中获取其属性map，然后以当前threadLocal对象作为key，获取value;

看下原理图：

 

 

从上面的结构图，我们已经窥见ThreadLocal的核心机制：

• 每个Thread线程内部都有一个Map。
• Map里面存储线程本地对象（key）和线程的变量副本（value）
• 但是，Thread内部的Map是由ThreadLocal维护的，由ThreadLocal负责向map获取和设置线程的变量值。

ThreadLocal 弱引用

从上图UML可看出，Entry

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
            /** The value associated with this ThreadLocal. */
            Object value;

            Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }

entry对象中存储了ThreadLocal对象的弱引用和这个ThreadLocal对应的value对象的强引用

 分析：

假设我们在线程的run方法中调用了一个方法，并在这个方法中创建了ThreadLocal对象，并使用了他，内存结构示意图如下。

当这个方法结束时，这个方法中创建的ThreadLocal对象本身（图中绿色区域）就被垃圾回收器回收了，但是线程还没有结束，

所以ThreadLocalMap中还存在这个entry。由于entry中的key（即ThreadLocal对象）是弱引用类型，

所以此时调用entry.get()方法时就会返回null，内部结构如下图所示。

从图中我们可以看到value对象（红色区域）始终不能被回收，而我们再也不会使用它了，这就造成了内存泄露。

那Entry中为什么保存的是key的弱引用呢？其实这是为了最大程度上减少内存泄露，副作用是同时减少哈希表中的冲突。

当ThreadLocal对象被回收时，对应entry中的key就自动变成null（entry对象本身不为null）。若此后我们调用get,set或remove方法时，

就会尝试删除key为null的entry，以释放value对象所占用的内存。

 

总结

• 每个ThreadLocal只能保存一个变量副本，如果想要上线一个线程能够保存多个副本以上，就需要创建多个ThreadLocal。
• ThreadLocal内部的ThreadLocalMap键为弱引用，会有内存泄漏的风险。
• 适用于无状态，副本变量独立后不影响业务逻辑的高并发场景。如果如果业务逻辑强依赖于副本变量，则不适合用ThreadLocal解决，需要另寻解决方案。

参考：

https://www.jianshu.com/p/98b68c97df9b

http://www.cnblogs.com/nullzx/p/7553538.html