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javatheadlocal(java中thead用法)

导语:理解Java中的ThreadLocal

前言

ThreadLocal,很多地方叫做线程本地变量,也有些地方叫做线程本地存储,其实意思差不多。可能很多朋友都知道ThreadLocal为变量在每个线程中都创建了一个副本,那么每个线程可以访问自己内部的副本变量。

深入解析ThreadLocal类

在上面谈到了对ThreadLocal的一些理解,那我们下面来看一下具体ThreadLocal是如何实现的。先了解一下ThreadLocal类提供的几个方法:

get()方法是用来获取ThreadLocal在当前线程中保存的变量副本,set()用来设置当前线程中变量的副本,remove()用来移除当前线程中变量的副本,initialValue()是一个protected方法,一般是用来在使用时进行重写的,它是一个延迟加载方法,下面会详细说明。

首先我们来看一下ThreadLocal类是如何为每个线程创建一个变量的副本的。先看下get方法的实现:

第一句是取得当前线程,然后通过getMap(t)方法获取到一个map,map的类型为ThreadLocalMap。然后接着下面获取到<key,value>键值对,注意这里获取键值对传进去的是 this(即当前ThreadLocal对象),而不是当前线程t。如果获取成功,则返回value值。如果map为空,则调用setInitialValue方法返回value。

我们上面的每一句来仔细分析:首先看一下getMap方法中做了什么:

可能大家没有想到的是,在getMap中,是调用当期线程t,返回当前线程t中的一个成员变量threadLocals。那么我们继续取Thread类中取看一下成员变量threadLocals是什么:

实际上就是一个ThreadLocalMap,这个类型是ThreadLocal类的一个内部类,我们继续取看ThreadLocalMap的实现:

可以看到ThreadLocalMap的Entry继承了WeakReference,并且使用ThreadLocal作为键值。

然后再继续看setInitialValue方法的具体实现:

很容易了解,就是如果map不为空,就设置键值对,为空,再创建Map,看一下createMap的实现:

至此,可能大部分朋友已经明白了ThreadLocal是如何为每个线程创建变量的副本的:

首先,在每个线程Thread内部有一个ThreadLocal.ThreadLocalMap类型的成员变量threadLocals,这个threadLocals就是用来存储实际的变量副本的,键值为当前ThreadLocal变量,value为变量副本(即T类型的变量)。

初始时,在Thread里面,threadLocals为空,当通过ThreadLocal变量调用get()方法或者set()方法,就会对Thread类中的threadLocals进行初始化,并且以当前ThreadLocal变量为键值,以ThreadLocal要保存的副本变量为value,存到threadLocals。

然后在当前线程里面,如果要使用副本变量,就可以通过get方法在threadLocals里面查找。

下面通过一个例子来证明通过ThreadLocal能达到在每个线程中创建变量副本的效果:

运行结果:

从这段代码的输出结果可以看出,在main线程中和thread1线程中,longLocal保存的副本值和stringLocal保存的副本值都不一样。最后一次在main线程再次打印副本值是为了证明在main线程中和thread1线程中的副本值确实是不同的。

总结一下:

1)实际的通过ThreadLocal创建的副本是存储在每个线程自己的threadLocals中的;2)为何threadLocals的类型ThreadLocalMap的键值为ThreadLocal对象,因为每个线程中可有多个threadLocal变量,就像上面代码中的longLocal和stringLocal;3)在进行get之前,必须先set,否则会报空指针异常;4)如果想在get之前不需要调用set就能正常访问的话,必须重写initialValue()方法。因为在上面的代码分析过程中,我们发现如果没有先set的话,即在map中查找不到对应的存储,则会通过调用setInitialValue方法返回i,而在setInitialValue方法中,有一个语句是T value = initialValue(), 而默认情况下,initialValue方法返回的是null。

ThreadLocal 存在的坑

1、没有先set或者重写initialValue方法时,直接get拿到的时null如:

运行结果:

在main线程中,没有先set,直接get的话,拿到的是个null,然后getLong方法返回的值是基本类型long,这个时候会进行自动拆箱,直接报空指针异常。

但是如果改成下面这段代码,即重写了initialValue方法:

运行结果:

2、在线程池环境下,由于线程是一直运行且复用的,使用ThreadLocal<T>时会出现这个任务看到上个任务ThreadLocal变量值以及内存泄露等问题

ThreadLocal<T>变量一般要声名成static类型,即当前线程中只有一个T类型变量的实例,线程内可共享该实例数据且不会出问题,如将其声名成非static,则一个线程内就存储多个T类型变量的实例,有点存储空间的浪费,一般很少有这样的应用场景。另外根据实际情况,ThreadLocal变量声名时也多加上private final关键词表明它时类内私有、引用不可修改。

在线程池环境下,由于线程是一直运行且复用的,使用ThreadLocal<T>时会出现这个任务看到上个任务ThreadLocal变量值以及内存泄露等问题,解决方法就是在当前任务执行完后将ThreadLocal变量remove或设置为初始值。

通过上面的分析,我们能够认识到ThreadLocal事实上是与线程绑定的一个变量,如此就会出现一个问题:假设没有将ThreadLocal内的变量删除(remove)或替换,它的生命周期将会与线程共存,如果不remove掉,很可能会出现内存泄漏的问题。

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