TheadLocal原理

2023年 9月 2日 31.4k 0

简介

多个线程并发访问同一个共享数据的时候,才会有问题,java内存模型,并发修改同一个数据的时候,可能会导致数据错乱,必须要加一些并发同步机制。

ThreadLocal给每个线程拷贝一个线程自己本地的变量副本,每个线程就直接操作自己的本地副本就ok了,然后就跟其他的线程就没有冲突了。

避免多个线程并发的访问同一个共享的数据

ThreadLocal和Synchronized区别

ThreadLocal其实是与线程绑定的一个变量。ThreadLocal和Synchonized都用于解决多线程并发访问。

但是ThreadLocal与synchronized有本质的区别:

1、Synchronized用于线程间的数据共享,而ThreadLocal则用于线程间的数据隔离。

2、Synchronized是利用锁的机制,使变量或代码块在某一时该只能被一个线程访问。而ThreadLocal为每一个线程都提供了变量的副本,使得每个线程在某一时间访问到的并不是同一个对象,这样就隔离了多个线程对数据的数据共享。

而Synchronized却正好相反,它用于在多个线程间通信时能够获得数据共享。

代码示例

public static void main(String[] args) {
        ThreadLocaluserId =new ThreadLocal();

        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                userId.set(1L);
                System.out.println("线程1:"+userId.get());
            }
        }.start();

        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                userId.set(2L);
                System.out.println("线程2:"+userId.get());
            }
        }.start();
    }

结果为:

ThreadLocal的源码

ThreadLocal的set方法

 public void set(T value) {
        //1、获取当前线程
        Thread t = Thread.currentThread();
        //2、获取线程中的属性 threadLocalMap ,如果threadLocalMap 不为空,
        //则直接更新要保存的变量值,否则创建threadLocalMap,并赋值
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            // 初始化thradLocalMap 并赋值
            createMap(t, value);
    }
  static class ThreadLocalMap {

        static class Entry extends WeakReference> {
    Object value;
    Entry(ThreadLocal k, Object v) {
        super(k);
        value = v;
    }
}

主要两个原因
1 . 没有手动删除这个 Entry
2 . CurrentThread 当前线程依然运行

第一点:只要在使用完下 ThreadLocal ,调用其 remove 方法删除对应的 Entry ,就能避免内存泄漏。

第二点稍:由于ThreadLocalMap 是 Thread 的一个属性,被当前线程所引用,所以ThreadLocalMap的生命周期跟 Thread 一样长。如果threadlocal变量被回收,那么当前线程的threadlocal 变量副本指向的就是key=null, 也即entry(null,value),那这个entry对应的value永远无法访问到。实际私用ThreadLocal场景都是采用线程池,而线程池中的线程都是复用的,这样就可能导致非常多的entry(null,value)出现,从而导致内存泄露。

综上, ThreadLocal 内存泄漏的根源是:

由于ThreadLocalMap 的生命周期跟 Thread 一样长,对于重复利用的线程来说,如果没有手动删除(remove()方法)对应 key 就会导致entry(null,value)的对象越来越多,从而导致内存泄漏

为什么不将key设置为强引用

如果key设计成强引用且没有手动remove(),那么key会和value一样伴随线程的整个生命周期。

1、假设在业务代码中使用完ThreadLocal, ThreadLocal ref被回收了,但是因为threadLocalMap的Entry强引用了threadLocal(key就是threadLocal), 造成ThreadLocal无法被回收。在没有手动删除Entry以及CurrentThread(当前线程)依然运行的前提下, 始终有强引用链CurrentThread Ref → CurrentThread →Map(ThreadLocalMap)-> entry, Entry就不会被回收( Entry中包括了ThreadLocal实例和value), 导致Entry内存泄漏也就是说: ThreadLocalMap中的key使用了强引用, 是无法完全避免内存泄漏的。

事实上,在 ThreadLocalMap 中的set/getEntry 方法中,会对 key 为 null(也即是 ThreadLocal 为 null )进行判断,如果为 null 的话,那么会把 value 置为 null 的.这就意味着使用threadLocal , CurrentThread 依然运行的前提下.就算忘记调用 remove 方法,弱引用比强引用可以多一层保障:弱引用的 ThreadLocal 会被回收.对应value在下一次 ThreadLocaI 调用 get()/set()/remove() 中的任一方法的时候会被清除,从而避免内存泄漏.

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