ThreadLocal - 崔笑颜的博客
简介
通常情况下，我们创建的变量是可以被任何一个线程访问并修改的。如果想实现每一个线程都有自己的专属本地变量该如何解决呢？ JDK中提供的ThreadLocal类正是为了解决这样的问题。 ThreadLocal类主要解决的就是让每个线程绑定自己的值，可以将ThreadLocal类形象的比喻成存放数据的盒子，盒子中可以存储每个线程的私有数据。
如果你创建了一个ThreadLocal变量，那么访问这个变量的每个线程都会有这个变量的本地副本，这也是ThreadLocal变量名的由来。他们可以使用 get（） 和 set（） 方法来获取默认值或将其值更改为当前线程所存的副本的值，从而避免了线程安全问题。
再举个简单的例子：
比如有两个人去宝屋收集宝物，这两个共用一个袋子的话肯定会产生争执，但是给他们两个人每个人分配一个袋子的话就不会出现这样的问题。如果把这两个人比作线程的话，那么ThreadLocal就是用来避免这两个线程竞争的。
示例
相信看了上面的解释，大家已经搞懂 ThreadLocal 类是个什么东西了。
1234567891011121314151617181920212223242526272829303132 | import java.text.SimpleDateFormat;import java.util.Random; public class ThreadLocalExample implements Runnable{ // SimpleDateFormat 不是线程安全的，所以每个线程都要有自己独立的副本 private static final ThreadLocal<SimpleDateFormat> formatter = ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyyMMdd HHmm")); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { ThreadLocalExample obj = new ThreadLocalExample(); for(int i=0 ; i<10; i++){ Thread t = new Thread(obj, ""+i); Thread.sleep(new Random().nextInt(1000)); t.start(); } } @Override public void run() { System.out.println("Thread Name= "+Thread.currentThread().getName()+" default Formatter = "+formatter.get().toPattern()); try { Thread.sleep(new Random().nextInt(1000)); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } //formatter pattern is changed here by thread, but it won't reflect to other threads formatter.set(new SimpleDateFormat()); System.out.println("Thread Name= "+Thread.currentThread().getName()+" formatter = "+formatter.get().toPattern()); } } |
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Output:
1234567891011121314151617181920 | Thread Name= 0 default Formatter = yyyyMMdd HHmmThread Name= 0 formatter = yy-M-d ah:mmThread Name= 1 default Formatter = yyyyMMdd HHmmThread Name= 2 default Formatter = yyyyMMdd HHmmThread Name= 1 formatter = yy-M-d ah:mmThread Name= 3 default Formatter = yyyyMMdd HHmmThread Name= 2 formatter = yy-M-d ah:mmThread Name= 4 default Formatter = yyyyMMdd HHmmThread Name= 3 formatter = yy-M-d ah:mmThread Name= 4 formatter = yy-M-d ah:mmThread Name= 5 default Formatter = yyyyMMdd HHmmThread Name= 5 formatter = yy-M-d ah:mmThread Name= 6 default Formatter = yyyyMMdd HHmmThread Name= 6 formatter = yy-M-d ah:mmThread Name= 7 default Formatter = yyyyMMdd HHmmThread Name= 7 formatter = yy-M-d ah:mmThread Name= 8 default Formatter = yyyyMMdd HHmmThread Name= 9 default Formatter = yyyyMMdd HHmmThread Name= 8 formatter = yy-M-d ah:mmThread Name= 9 formatter = yy-M-d ah:mm |
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从输出中可以看出，Thread-0已经改变了formatter的值，但仍然是thread-2默认格式化程序与初始化值相同，其他线程也一样。
上面有一段代码用到了创建 ThreadLocal 变量的那段代码用到了 Java8 的知识，它等于下面这段代码，如果你写了下面这段代码的话，IDEA会提示你转换为Java8的格式(IDEA真的不错！)。因为ThreadLocal类在Java 8中扩展，使用一个新的方法withInitial()，将Supplier功能接口作为参数。
1234567 | private static final ThreadLocal<SimpleDateFormat> formatter = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>(){ @Override protected SimpleDateFormat initialValue() { return new SimpleDateFormat("yyyyMMdd HHmm"); } }; |
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原理
从 Thread类源代码入手。
123456789 | public class Thread implements Runnable { ......//与此线程有关的ThreadLocal值。由ThreadLocal类维护ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null; //与此线程有关的InheritableThreadLocal值。由InheritableThreadLocal类维护ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null; ......} |
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从上面Thread类 源代码可以看出Thread 类中有一个 threadLocals 和 一个 inheritableThreadLocals 变量，它们都是 ThreadLocalMap 类型的变量,我们可以把 ThreadLocalMap 理解为ThreadLocal 类实现的定制化的 HashMap。默认情况下这两个变量都是null，只有当前线程调用 ThreadLocal 类的 set或get方法时才创建它们，实际上调用这两个方法的时候，我们调用的是ThreadLocalMap类对应的 get()、set()方法。
ThreadLocal类的set()方法
1234567891011 | 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; } |
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通过上面这些内容，我们足以通过猜测得出结论：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。 ThrealLocal 类中可以通过Thread.currentThread()获取到当前线程对象后，直接通过getMap(Thread t)可以访问到该线程的ThreadLocalMap对象。
每个Thread中都具备一个ThreadLocalMap，而ThreadLocalMap可以存储以ThreadLocal为key的键值对。 比如我们在同一个线程中声明了两个 ThreadLocal 对象的话，会使用 Thread内部都是使用仅有那个ThreadLocalMap 存放数据的，ThreadLocalMap的 key 就是 ThreadLocal对象，value 就是 ThreadLocal 对象调用set方法设置的值。ThreadLocal 是 map结构是为了让每个线程可以关联多个 ThreadLocal变量。这也就解释了 ThreadLocal 声明的变量为什么在每一个线程都有自己的专属本地变量。
ThreadLocalMap是ThreadLocal的静态内部类。
内存泄露问题
ThreadLocalMap 中使用的 key 为 ThreadLocal 的弱引用,而 value 是强引用。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，key 会被清理掉，而 value 不会被清理掉。这样一来，ThreadLocalMap 中就会出现key为null的Entry。假如我们不做任何措施的话，value 永远无法被GC 回收，这个时候就可能会产生内存泄露。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。使用完 ThreadLocal方法后 最好手动调用remove()方法
12345678910 | static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> { /** The value associated with this ThreadLocal. */ Object value; Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) { super(k); value = v; } } |
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弱引用
如果一个对象只具有弱引用，那就类似于可有可无的生活用品。弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它 所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程， 因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。
弱引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果弱引用所引用的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。
腾讯云开发者
