【Java并发学习五】图解ThreadLocal

简单整理下ThreadLocal的原理,以及它需要注意的内存泄漏。

ThreadLocal原理

ThreadLocal不多介绍,可看作线程内的局部变量(这个比喻很贴切)。我们平时声明的局部变量的范围一般是方法内的,而ThreadLocal变量的范围是整个线程。

我们先来看一段代码demo:

public class Test {
    //可看作线程内声明的局部变量
    static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    public void a(){
        //设置线程内局部变量值为1
        threadLocal.set("1");
    }

    public void b(){
        //获取线程内局部变量值
        System.out.println(threadLocal.get()); //输出:1
        //设置线程内局部变量值为2
        threadLocal.set("2");
        //获取线程内局部变量值
        System.out.println(threadLocal.get()); ////输出:2
    }

    public static void main(String[] args) {
        Test test = new Test();
        test.a();
        test.b();
    }

}

通过方法a()设置了线程局部变量ThreadLocal的值,然后再另一个方法b()中获取并修改了它。由于调用时方法a()b()都在同一线程中,所以可以成功获取和修改threadLocal

问题:那ThreadLocal是如何做到,使变量的值的使用范围是整个线程的呢?

这主要得益于线程Thread类中的一个成员变量:ThreadLocalMap。这个Map的键值对是<ThreadLocal,Object>key是ThreadLocal对象,value是该ThreadLocal对象设置的值。

public class Thread implements Runnable {
  /* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
     * by the ThreadLocal class. */
    ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
}

ThreadLocalMap可看作保存着该线程内所有的 “线程局部变量”的集合。每个线程都维护着自己的线程局部变量集合:ThreadLocalMap

当我们设置一个ThreadLocal的值myThreadLocal.set("1")时,其实就是在往该线程的成员变量ThreadLocalMap中添加myThreadLocal-1的一个元素:

当我们获取一个ThreadLocal的值myThreadLocal.get()时,其实就是从ThreadLocalMap中获取key为myThreadLocal的entry的值:

image.png

内存泄漏

ThreadLocal使用不当是容易发生内存泄漏的。原因在于,我们设置完ThreadLocal的值后,该线程如果还在运行,ThreadLocalMap中该ThreadLocal所在的Entry不会被回收,一直在内存中存在。即存在这种引用链:Thread Ref -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry

为了解决这个问题,ThreadLocalMap中的key被设置为了弱引用,即一段时间后没被使用的话,key值将被GC垃圾回收机制回收。而ThreadLocalget()set()执行时,会检查ThreaLocalMap中key值为null的Entry,将value去除。

但是这仍然没有完全解决内存泄漏的问题,原因在于,如果该线程的再也没有执行ThreadLocalget()set()方法,则value仍然会一直存在内存中,这些key为null的Entry的value就会一直存在一条强引用链:Thread Ref -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry -> value

所以,为了避免内存泄漏,我们最好在使用完ThreadLocal后,手动remove()掉它

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