专栏首页A周立SpringCloudThreadLocal原理分析与使用场景

ThreadLocal原理分析与使用场景

点击上方"IT牧场",选择"设为星标"技术干货每日送达!

来源:https://urlify.cn/myyUVb

什么是ThreadLocal变量

ThreadLoal 变量,线程局部变量,同一个 ThreadLocal 所包含的对象,在不同的 Thread 中有不同的副本。这里有几点需要注意:

  • 因为每个 Thread 内有自己的实例副本,且该副本只能由当前 Thread 使用。这是也是 ThreadLocal 命名的由来。
  • 既然每个 Thread 有自己的实例副本,且其它 Thread 不可访问,那就不存在多线程间共享的问题。

ThreadLocal 提供了线程本地的实例。它与普通变量的区别在于,每个使用该变量的线程都会初始化一个完全独立的实例副本。ThreadLocal 变量通常被private static修饰。当一个线程结束时,它所使用的所有 ThreadLocal 相对的实例副本都可被回收。

总的来说,ThreadLocal 适用于每个线程需要自己独立的实例且该实例需要在多个方法中被使用,也即变量在线程间隔离而在方法或类间共享的场景。

ThreadLocal实现原理

首先 ThreadLocal 是一个泛型类,保证可以接受任何类型的对象。

因为一个线程内可以存在多个 ThreadLocal 对象,所以其实是 ThreadLocal 内部维护了一个 Map ,这个 Map 不是直接使用的 HashMap ,而是 ThreadLocal 实现的一个叫做 ThreadLocalMap 的静态内部类。而我们使用的 get()、set() 方法其实都是调用了这个ThreadLocalMap类对应的 get()、set() 方法。例如下面的 set 方法:

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

get方法:

public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        return (T)map.get(this);
  
    // Maps are constructed lazily.  if the map for this thread
    // doesn't exist, create it, with this ThreadLocal and its
    // initial value as its only entry.
    T value = initialValue();
    createMap(t, value);
    return value;
}

createMap方法:

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

ThreadLocalMap是个静态的内部类:

staticclass ThreadLocalMap {
........
}

最终的变量是放在了当前线程的 ThreadLocalMap 中,并不是存在 ThreadLocal 上,ThreadLocal 可以理解为只是ThreadLocalMap的封装,传递了变量值。

内存泄漏问题

实际上 ThreadLocalMap 中使用的 key 为 ThreadLocal 的弱引用,弱引用的特点是,如果这个对象只存在弱引用,那么在下一次垃圾回收的时候必然会被清理掉。

所以如果 ThreadLocal 没有被外部强引用的情况下,在垃圾回收的时候会被清理掉的,这样一来 ThreadLocalMap中使用这个 ThreadLocal 的 key 也会被清理掉。但是,value 是强引用,不会被清理,这样一来就会出现 key 为 null 的 value。

ThreadLocalMap实现中已经考虑了这种情况,在调用 set()、get()、remove() 方法的时候,会清理掉 key 为 null 的记录。如果说会出现内存泄漏,那只有在出现了 key 为 null 的记录后,没有手动调用 remove() 方法,并且之后也不再调用 get()、set()、remove() 方法的情况下。

使用场景

如上文所述,ThreadLocal 适用于如下两种场景

  • 每个线程需要有自己单独的实例
  • 实例需要在多个方法中共享,但不希望被多线程共享

对于第一点,每个线程拥有自己实例,实现它的方式很多。例如可以在线程内部构建一个单独的实例。ThreadLoca 可以以非常方便的形式满足该需求。

对于第二点,可以在满足第一点(每个线程有自己的实例)的条件下,通过方法间引用传递的形式实现。ThreadLocal 使得代码耦合度更低,且实现更优雅。

1)存储用户Session

一个简单的用ThreadLocal来存储Session的例子:

privatestaticfinal ThreadLocal threadSession = new ThreadLocal();

public static Session getSession() throws InfrastructureException {
    Session s = (Session) threadSession.get();
    try {
        if (s == null) {
            s = getSessionFactory().openSession();
            threadSession.set(s);
        }
    } catch (HibernateException ex) {
        thrownew InfrastructureException(ex);
    }
    return s;
}

2)解决线程安全的问题

比如Java7中的SimpleDateFormat不是线程安全的,可以用ThreadLocal来解决这个问题:

publicclass DateUtil {
    privatestatic ThreadLocal<SimpleDateFormat> format1 = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>() {
        @Override
        protected SimpleDateFormat initialValue() {
            returnnew SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        }
    };

    public static String formatDate(Date date) {
        return format1.get().format(date);
    }
}

这里的DateUtil.formatDate()就是线程安全的了。(Java8里的 java.time.format.DateTimeFormatter是线程安全的,Joda time里的DateTimeFormat也是线程安全的)。

干货分享

最近将个人学习笔记整理成册,使用PDF分享。关注我,回复如下代码,即可获得百度盘地址,无套路领取! •001:《Java并发与高并发解决方案》学习笔记;•002:《深入JVM内核——原理、诊断与优化》学习笔记;•003:《Java面试宝典》•004:《Docker开源书》•005:《Kubernetes开源书》•006:《DDD速成(领域驱动设计速成)》•007:全部•008:加技术讨论群

本文分享自微信公众号 - IT牧场(itmuch_com)

原文出处及转载信息见文内详细说明,如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

原始发表时间:2020-02-26

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

相关文章

  • Spring Cloud Gateway 限流详解

    Spring Cloud Gatway内置的 RequestRateLimiterGatewayFilterFactory 提供限流的能力,基于令牌桶算法实现。...

    用户1516716
  • 面试官,ThreadLocal 你别再问了!

    来源:juejin.im/post/5d427f306fb9a06b122f1b94

    用户1516716
  • Java多线程:线程状态

    用户1516716
  • 平时常说的ThreadLocal,今天就彻底解决它

    ThreadLocal是多线程处理中非常重要的一个工具,比如数据库连接池存放Connection、存放本地参数等作用,面试也经常会问到它的应用及原理,本文就将从...

    beifengtz
  • 手撕面试题ThreadLocal!!!

    讨论ThreadLocal用在什么地方前,我们先明确下,如果仅仅就一个线程,那么都不用谈ThreadLocal的,ThreadLocal是用在多线程的场景的!!...

    纯洁的微笑
  • Java进阶(七)正确理解Thread Local的原理与适用场景

    Jason Guo
  • ThreadLocal 如此简单

    ThreadLocal提供了线程的局部变量,每个线程都可以通过set()和get()来对这个局部变量进行操作,但不会和其他线程的局部变量进行冲突,实现了线程的数...

    大师兄Eric
  • 线程的私有领地 ThreadLocal

    从名字上看,『ThreadLocal』可能会给你一种本地线程的概念印象,可能会让你联想到它是一个特殊的线程。

    Single
  • 抛出这8个问题,检验一下你到底会不会ThreadLocal,来摸个底~

    ThreadLocal类是用来提供线程内部的局部变量。让这些变量在多线程环境下访问(get/set)时能保证各个线程里的变量相对独立于其他线程内的变量。

    Java编程指南
  • ThreadLocal 原理和使用场景分析

    ThreadLocal 不知道大家有没有用过,但至少听说过,今天主要记录一下 ThreadLocal 的原理和使用场景。 使用场景 直接定位到 Threa...

    古时的风筝

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券