探索ThreadLocal

學 無 止 境 ， 與 君 共 勉 。

特色

• ThreadLocal是一個線程內部的變量，只在本線程中使用，隔離其餘線程
• ThreadLocal內部維護了一個ThreadLocalMap
• Thread內部引用了ThreadLocalMap
• ThreadLocalMap能夠保存鍵值對，可是一個ThreadLocal只能保存一個值，而且各個線程數據互不干擾
• ThreadLocalMap存儲時的key永遠爲當前的ThreadLocal
• ThreadLocalMap存儲時的key是弱引用的

ThreadLocalMap

每一個ThreadLocal只能存儲一個數據，若是須要存儲多個值的話，能夠定義多個ThreadLocal。ThreadLocal在內部維護了一個ThreadLocalMap用來存儲這些值。

ThreadLocalMap並無去實現Map接口，它定義了一個Entry數組，每一個Entry以<key,value>的形式來保存值，其中key爲當前ThreadLocal自己，value爲要保存的值。

注意Entry繼承了WeakReference，它的key是弱引用的，會被垃圾回收掉，因此會存在key爲null的狀況

ThreadLocalMap提供了三個方法：

• set()：以當前ThreadLocal爲key存放值
• get()：以當前ThreadLocal爲key獲取存放的值
• remove()：清除數據

set()方法

• 獲取當前線程Thread.currentThread()
• 獲取當前線程的ThreadLocalMap
• 判斷ThreadLocalMap是否存在
• 不存在的，經過createMap，初始化一個ThreadLocalMap，並賦值
• 存在的，將當前ThreadLocal做爲key，進行插入操做：
  • 經過ThreadLocal的哈希值獲取要插入的位置
  • 若是當前位置的Entry爲空，直接在該位置初始化一個Entry對象來實現插入操做；
  • 若是當前位置Entry的key和要設置的key相同，則覆蓋原來的value
  • 若是當前位置Entry的key爲null：
    • 循環獲取下一位置
    • 若是key和要設置的key相同，則覆蓋這個位置的值，並將這個位置和要插入點的entry互換，清理key爲null的值；
    • 若是當前位置的Entry爲null，退出循環，並在當前位置生成一個新的entry，並清理key爲null的值；

get()方法

• 獲取當前線程Thread.currentThread()
• 從當前線程獲取ThreadLocalMap
• 判斷ThreadLocalMap是否存在
• 不存在的調用setInitialValue進行初始化，並返回null;
• 存在的，則以當前ThreadLocal做爲key獲取值：
  • 經過ThreadLocal的哈希值獲取要獲取值的位置
  • 當前位置的entry存在且key相同的，直接返回當前值;
  • 當前位置的entry存在且當前key爲null的，執行清理重置方法
  • 循環獲取下一位置的entry進行對比，若是下一位置的key相同，則返回該值;
  • 若是下一位置的entry爲null，則說明該值不存在退出循環返回null;

remove()方法

清理當前ThreadLocal對應的Entry對象。並調用清理重置方法。

清理重置方法

• 處理區間：Entry數組當前位置到下一個不爲null的Entry之間的數據；
• 清理key爲null的Entry：value設爲null，Entry設爲null；
• 重置key不爲null的Entry：
  • 經過key的哈希值獲取在Entry的數組的索引h;
  • 若是h和當前Entry的索引不一致進行位置重置：
    • 將當前位置的Entry設爲null
    • 從h處開始日後找到首個Entry爲null的位置
    • 將找到的新位置處的Entry設爲原來的entry

Hash衝突

ThreadLocalMap並無實現Map接口，它不是經過鏈表的形式去避免Hash衝突的，而是經過後移的方式去實現。set方法時，若是當前要存放的位置的key和要設置的key不一致，則會對下一個位置進行判斷，直到找到key相同或者爲null或者Entry爲null的位置。

內存泄漏問題

在實際的項目中，咱們的線程通常都是由線程池來管理的，線程會一直存在，ThreadLocalMap的value就有可能得不到回收，發送內存泄漏。爲了處理這一問題，ThreadLocal的get()、set()方法都有可能會清除key爲null的Entry對象。安全起見，當咱們使用完後應該手動調用remove()方法清理掉數據。

用途

全局變量

某些數據好比用戶ID，極可能在整條業務線上多個方法中都須要用到，若是經過方法參數的形式一層一層的傳遞下去，總體代碼顯得凌亂不優雅，這時能夠經過ThreadLocal的方式存儲。一般能夠經過AOP或者攔截器的方式進行賦值，執行完業務邏輯以後調用remove()方法。

private final static ThreadLocal<UserInfo> TL_USER = new ThreadLocal<>();

TL_USER.set(userInfo);

UserInfo userInfo = TL_USER.get();

TL_USER.remove();
複製代碼

獨享對象

在實際項目中咱們一般會將時間相關的方法寫在一個工具類中，每每會用到SimpleDateFormat進行格式化，它是線程不安全的。能夠經過ThreadLocal來實現獨享對象

private static ThreadLocal<SimpleDateFormat> simpleDateFormatThreadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss"));
複製代碼

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