ThreadLocal使用詳解

ThreadLocal簡介

ThreadLocal主要解決多線程併發訪問致使數據不一致問題。 ThreadLocal爲每個使用該變量的線程都提供一個變量值的副本，雖然這種方式耗費內存，可是大大減小了線程同步所帶來性能消耗，也減小了線程併發控制的複雜度。

舉個例子：將ThreadLocal比喻成存放數據的盒子，盒子中只能夠存儲盒子主人的私有數據。因爲數據空間是隔離的，所以，多線程併發訪問而互不影響，從而避免了線程安全的問題。

ThreadLocal 是如何作到爲每個線程維護變量的副本？其實實現思路很簡單，在ThreadLocal類中有一個ThreadLocalMap，用於存儲每個線程的變量的副本。

###ThreadLocal和Synchonized 的區別

1. ThreadLocal：使用副本機制，使每一個線程在某一時該訪問到的對象是不一樣的，從而保證線程間的數據隔離。
2. synchronized：使用鎖機制，使對象在某一時只能被一個線程訪問，從而保證線程間的數據共享。

代碼示例

import java.util.*;

public class ThreadLocalDemo implements Runnable {

    // list 不是線程安全的，因此每一個線程都要有本身獨立的副本
    private static ThreadLocal<List> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadLocalDemo obj = new ThreadLocalDemo();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Thread t = new Thread(obj, "thread" + i);
            Thread.sleep(1000);
            t.start();
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add(Thread.currentThread().getName());
        threadLocal.set(list);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + threadLocal.get());
        list.add("1");
        list.add("2");
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + threadLocal.get());
    }

}
複製代碼

ThreadLocal源碼

1. ThreadLocal 類的get()方法

public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }
複製代碼

其中ThreadLocalMap能夠理解爲定製化的HashMap，而ThreadLocal只是對其進行了封裝，並傳遞變量值，經過ThreadLocalMap的get()方法獲取當前線程局部變量的值。

2. ThreadLocal類的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);
    }
複製代碼

實現原理和get()方法同樣，內部由ThreadLocalMap管理數據，set 時先檢查 map 是否爲空，若是不爲空就直接保存數據，若是爲空則先建立 map 再保存數據。

ThreadLocal內存泄露問題

ThreadLocalMap中使用的 key 爲弱引用，而 value 是強引用。因此，若是ThreadLocal沒有被外部強引用的狀況下，在GC 執行的時候會把 key 清理掉，而 value 不會被清理。這樣一來，ThreadLocalMap中就會出現 key 爲 null 的 Entry。假如不作任何措施的話，value 可能永遠沒法被 GC 回收，這個時候可能會產生內存泄漏。

以上狀況，ThreadLocalMap的實現已經考慮到了，在調用 set()、get() 和remove()方法時，會清理 key 爲 null 的記錄。（咱們在使用完 ThreadLocal 後，最好手動調用 remove() 方法）

弱引用

若是一個對象只具備弱引用，那就屬於無關緊要的對象。弱引用與軟引用的區別在於：只具備弱引用的對象擁有更短暫的生命週期。垃圾回收器線程執行時會掃描它所管轄的內存區域，一旦發現只具備弱引用的對象，無論當前內存空間足夠與否，都會將它回收。不過，因爲垃圾回收期是一個優先級很低的線程，所以不必定很快就會發現那些只具備弱引用的對象。

弱引用能夠和一個引用隊列（ReferenceQueue）聯合使用，若是弱引用對象被垃圾回收後，Java虛擬機就會把這個弱引用加入到與之關聯的引用隊列中。