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ThreadLocal内存泄漏问题

2022-06-24 19:35:00 【Nice2cu_Code】

ThreadLocal原理

阅读本文章之前，需要先了解Java中强软弱虚的概念，传送地址：Java中强软弱虚四种引用

文章目录

ThreadLocal原理

一、介绍

可以解决多线程的数据安全问题，将当前线程关联一个数据（可以是普通变量，可以是对象，也可以是数组，集合等）
每个线程只能存取本线程的数据，无法操作其他线程的数据，各个线程的数据互相独立

ThreadLocal中定义了 set、get、remove 方法，用来关联 / 取出 / 移除数据
每一个 ThreadLocal 对象，只能为当前线程关联一个数据，如果要为当前线程关联多个数据，就需要使用多个ThreadLocal 对象实例

二、快速入门

public class ThreadLocalTest {
    
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    
		
        //创建ThreadLocal对象实例
		final ThreadLocal<Integer> th = new ThreadLocal<Integer>();

		//t1线程
		new Thread(new Runnable() {
    
			@Override
			public void run() {
    
				try {
    
					th.set(100); //t1线程存放数据
					System.out.println("t1线程赋予的值：" + th.get());
					Thread.sleep(2000); //t1线程睡眠2秒，睡眠的时间段内t2线程会运行
					System.out.println("t1线程获取的值："+th.get());
				} catch (InterruptedException e) {
    
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}).start();
		
		Thread.sleep(1000);

		//t2线程
		new Thread(new Runnable() {
    
			@Override
			public void run() {
    
				Integer ele = th.get(); //t2线程取出数据（此时为null，与t1无关系）
				System.out.println("t2线程获取的值：" + ele);
				th.set(200); //t2线程赋值
				System.out.println("t2线程赋值后获取的值："+th.get()); //t2线程从自己的副本中获取值
			}
		}).start();
	}
}

运行结果：

三、ThreadLocal与synchronized的区别

原理不同
- synchronized
  - 只提供了一份数据，让不同的线程竞争锁访问
- ThreadLocal
  - 为每一个线程都提供了各自的数据，从而实现同时访问互不干扰
侧重点不同
- synchronized
  - 多个线程之间访问资源的同步
- ThreadLocal
  - 多线程中让每个线程之间的数据相互隔离

四、ThreadLocal内部结构

每个 Thread 维护一个 ThreadLocalMap，这个Map的 key 是 ThreadLocal 实例本身，value 是真正要存储的值
图示
Map由Entry键值对组成
当Thread销毁之后，对应的ThreadLocalMap也会随之销毁，能减少内存的使用

五、ThreadLocal核心方法源码

1. set方法

源码和对应的中文注释

/** * 参数是Map中的value值 */
public void set(T value) {
      

    // 获取当前线程对象
    Thread t = Thread.currentThread();

    // 获取此线程对象中维护的ThreadLocalMap对象
    ThreadLocalMap map = getMap(t);

    // 判断map是否存在
    if (map != null)
        // 存在则调用set方法，this表示此线程中TheadLocal实例
        // 创建Entry并赋值
        map.set(this, value);
    else
        // 如果当前线程不存在ThreadLocalMap对象，则创建Map
        createMap(t, value);
}

/** * 被调用的getMap方法 * @param 当前线程 * @return 对应维护的ThreadLocalMap */
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
      
    return t.threadLocals;
}

/** * 被调用的createMap方法 * @param 当前线程 * @param 存放到Map中的第一个entry的值 */
void createMap(Thread t, T firstValue) {
      
    //this是ThreadLocal实例
    t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}

代码执行流程
- 首先获取当前线程，并根据当前线程获取一个Map
- 如果获取的Map不为空，则将参数设置到Map中（当前ThreadLocal的引用作为key），创建Entry并赋值
- 如果Map为空，则给该线程创建Map，并设置初始值，初始值即为参数值

2. get方法

源码和对应的中文注释

/** * 返回当前线程的Map中的value值 */
public T get() {
      

    // 获取当前线程对象
    Thread t = Thread.currentThread();

    // 获取此线程对象中维护的ThreadLocalMap对象
    ThreadLocalMap map = getMap(t);

    // 如果此map存在
    if (map != null) {
      

        // 以当前的ThreadLocal为key，调用getEntry获取对应的Entry
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);

        // 如果Entry不为空，返回对应的value值
        if (e != null) {
      
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }

    //有两种情况执行setInitialValue()方法
    //第一种情况: map不存在，表示此线程没有维护ThreadLocalMap对象
    //第二种情况: map存在, 但是没有与当前ThreadLocal关联的entry
    return setInitialValue();
}

/** * 被调用的setInitialValue方法，创建Entry并返回对应的value值，默认为null */
private T setInitialValue() {
      

    // 调用initialValue获取初始化的值
    // 此方法可以被子类重写, 如果不重写默认返回null
    T value = initialValue();

    // 获取当前线程对象
    Thread t = Thread.currentThread();

    // 获取此线程对象中维护的ThreadLocalMap对象
    ThreadLocalMap map = getMap(t);

    // 判断map是否存在
    if (map != null)
        // 存在则调用map.set设置此实体entry
        map.set(this, value);
    else
        // 1.当前线程Thread不存在ThreadLocalMap对象
        // 2.则调用createMap进行ThreadLocalMap对象的初始化
        // 3.并将t(当前线程)和value(默认为null)作为第一个entry存放至ThreadLocalMap中
        createMap(t, value);

    // 返回设置的值value，默认为null
    return value;
}

代码执行流程
- 首先获取当前线程, 根据当前线程获取一个Map
- 如果获取的 Map 不为空，则在Map中以 ThreadLocal 的引用作为key在Map中获取对应的 Entry e
- 如果 e 不为空，则返回 e.value
- 如果Map为空或者e为空，则通过 initialValue() 函数获取初始值 value（默认为null），然后用ThreadLocal的引用和value作为 firstKey 和 firstValue 创建一个新的 Map
总结: 先获取当前线程的 ThreadLocalMap 变量，如果存在则返回值，不存在则创建并返回初始值。

六、弱引用的使用

Entry对应的源码如下：

//Entry继承自一个弱引用
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
    

    //属性value
    Object value;

    //构造器
    Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
    
        super(k); //父类会创建一个弱引用，参数是ThreadLocal对象
        value = v;
    }
}

//被调用的父类方法
public WeakReference(T referent) {
    
    super(referent);
}

//被调用的父类方法，第二个参数引用队列传递null值
Reference(T referent, ReferenceQueue<? super T> queue) {
    
    this.referent = referent;
    this.queue = (queue == null) ? ReferenceQueue.NULL : queue;
}