1. 是什么?
首先ThreadLocal类是一个线程数据绑定类, 有点类似于HashMap<Thread, 你的数据> (但实际上并非如此), 它所有线程共享, 但读取其中数据时又只能是获取线程自己的数据, 写入也只能给线程自己的数据
2. 怎么用?
public class ThreadLocalDemo { private static final ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>(); public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 10; i++) { new Thread(() -> { threadLocal.set("zhazha" + Thread.currentThread().getName()); String s = threadLocal.get(); System.out.println("threadName = " + Thread.currentThread().getName() + " [ threadLocal = " + threadLocal + "\t data = " + s + " ]"); }, "threadName" + i).start(); } }}从他的输入来看, ThreadLocal是同一个, 数据存的是线程自己的名字, 所以和threadName是一样的名称
threadName = threadName9 [ threadLocal = java.lang.ThreadLocal@43745e1f data = zhazhathreadName9 ]threadName = threadName3 [ threadLocal = java.lang.ThreadLocal@43745e1f data = zhazhathreadName3 ]threadName = threadName7 [ threadLocal = java.lang.ThreadLocal@43745e1f data = zhazhathreadName7 ]threadName = threadName0 [ threadLocal = java.lang.ThreadLocal@43745e1f data = zhazhathreadName0 ]threadName = threadName6 [ threadLocal = java.lang.ThreadLocal@43745e1f data = zhazhathreadName6 ]threadName = threadName1 [ threadLocal = java.lang.ThreadLocal@43745e1f data = zhazhathreadName1 ]threadName = threadName2 [ threadLocal = java.lang.ThreadLocal@43745e1f data = zhazhathreadName2 ]threadName = threadName4 [ threadLocal = java.lang.ThreadLocal@43745e1f data = zhazhathreadName4 ]threadName = threadName5 [ threadLocal = java.lang.ThreadLocal@43745e1f data = zhazhathreadName5 ]threadName = threadName8 [ threadLocal = java.lang.ThreadLocal@43745e1f data = zhazhathreadName8 ]3. 有什么使用场景
我们使用获取到一个保存数据库请求, tomcat会有一个线程去操作数据库保存数据和响应数据给客户, 而操作数据库需要存在一个数据库链接Connection对象, 只要是同一个数据库链接, 就可以得到同一个事务
但一个线程是如何获取同一个Connection从而获取同一个事务 ?
方法其实很简单, 使用 ThreadLocal绑定在线程中, 类似于Map<Thread, Connection>去存储
4. 底层源码分析
get方法分析
public T get() { // 获取当前线程 Thread t = Thread.currentThread(); // 获取ThreadLocalMap ThreadLocal.ThreadLocalMap map = getMap(t); // map不为null if (map != null) { // 根据this获取我们的entry ThreadLocal.ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this); if (e != null) { @SuppressWarnings("unchecked") T result = (T)e.value; return result; } } // 如果map获取为空, 则初始化 return setInitialValue();}根据上面源码分析发现ThreadLocal底层使用的不是类似Map<Thread, Data> 这种结构而是
每个线程都有一个属于自己的ThreadLocalMap结构
而他的结构是这样的
其中的table数组在上面的 setInitialValue() 方法创建详细源码在这
private T setInitialValue() { // 这个方法在我们的用例中没写, 所以默认放回 null T value = initialValue(); Thread t = Thread.currentThread(); // 获取线程单独的 ThreadLocalMap ThreadLocalMap map = getMap(t); if (map != null) { // 如果我们初始化了initialValue() 方法, 那么它默认初始化的值会被设置到这里, // 但是实际上我们用例为null, 所以不会执行这段代码 map.set(this, value); } else { // 线程ThreadLocalMap 没被创建, 需要创建出来, // 其中的 table 数组在这里被创建 createMap(t, value); } // 这里我没分析, 忽略了 if (this instanceof TerminatingThreadLocal) { TerminatingThreadLocal.register((TerminatingThreadLocal<?>) this); } return value;}他会在ThreadLocalMap中调用构造方法初始化
// 其中 firstValue是我们的值void createMap(Thread t, T firstValue) { // 关注下 this , 它是ThreadLocal t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);}ThreadLocalMap(ThreadLocal<?> firstKey, Object firstValue) { // 我们的table在这里被创建, INITIAL_CAPACITY == 16 table = new Entry[INITIAL_CAPACITY]; // 获取不超过16的hashCode int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1); // 根据计算出来的HashCode设置到对应的table数组中, 这里key是ThreadLocal, value是我们的值 table[i] = new Entry(firstKey, firstValue); // 初始时, 已经有一个值了, 所以size = 1 size = 1; // 设置扩容阈值加载因子 threshold = len * 2 / 3; 默认为长度的三分之二 setThreshold(INITIAL_CAPACITY);}从这段代码可以发现, firstKey其实是我们ThreadLocalMap中的key, 而firstKey就是我们的ThreadLocal, 而value就是我们 initialValue() 方法返回的值, 这里默认为null, 所以我们可以得出这样一幅图
总结下
每个线程都有一个属于自己的ThreadLocalMap类, 他用于关联多个以ThreadLocal对象为key, 以你的数据为value的Entry对象, 且该对象的key是一个弱引用对象
接下来我们分析下这个类Entry, 它继承了弱引用类WeakReference
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> { Object value; Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) { // ThreadLocal被设置为弱引用 super(k); // 保存value value = v; }}发现 ThreadLocal 被设置为弱引用
存在什么问题?
为什么前面的Entry需要继承弱引用类WeakReference呢?
首先了解下什么是引用
简单了解下强、软、弱和虚引用
- 强引用: 如果引用变量没被指向null则, 引用对象将被停留在堆中, 无法被虚拟机回收
Object obj = new Object() - 软引用: 如果虚拟机堆内存不够用了(在发生内存溢出之前), 虚拟机可以选择回收软引用对象, 虚拟机提供
SoftReference类实现软引用, 一般用于相对比较重要但又可以不用的对象, 比如: 缓存 - 弱引用: 生于系统回收之前, 死于系统回收完毕之后, 弱引用需要依附于强引用或者软引用才能够防止被虚拟机回收, 比如放到一个引用队列(
ReferenceQueue)中或者对象中, 比如:ThreadLocalMap的Entry对象, 需要依附于ThreadLocal才能够不被删除掉 - 虚引用: 可以理解为跟强引用对象没了引用变量一样, 随时可以被回收, 只要依附于引用队列中才不会被回收, 通常用于网络通讯的
NIO上, 用于引用直接内存, java提供类PhantomReference来实现虚引用
为何Entry对象需要为弱引用?
答案很明显, 防止内存泄漏[1], 我们来详细分析分析
首先, 我们知道ThreadLocalMap中存放的是一个一个Entry对象, 而 Entry对象中的key(ThreadLocal)被设计成弱引用如果key被设置成null
(比如: 外部的测试用例中的private static final ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();这个对象被设置为 threadLocal = null) 则, 你会发现此时Entry的对象key = null value = xxxx(此时这个Entry实质上是没有用的, 连key都给设置成null, 它的value还有什么用?) 而ThreadLocalMap中存储的还是Entry对象的地址, 此Entry不会被回收, 但Entry对象的key被设置成弱引用, 就不一样了, 直接会被回收掉它
[1]内存泄漏: 程序中己动态分配的堆内存由于某种原因程序未释放或无法释放，造成系统内存的浪费，导致程序运行速度减慢甚至系统崩溃等严重后果
那么这样就没有问题了么???(打脸篇)
再次强调, 下面这段话别信, 仔细看到最后, 你会发现这被打脸了
其实应该是没什么问题了(__被自己打脸了, 别信这句话__), 只不过很多网友觉得Entry中的key虽然是弱引用, 但Entry可能不会被回收, 因为entry的value是强引用, 可能导致线程下的entry无法被回收掉, 最好推荐使用threadLocal.remove方法删除掉, 前面说的threadLocal = null方法不推荐使用, 那么为了以防万一吧, 还是手动调用下remove方法比较好一点
下面是我对threadLocal = null方式的代码测试:
public class ThreadLocalDemo { private static ThreadLocal<String> threadLocal1 = new ThreadLocal<>() { @Override protected String initialValue() { return "1"; } @Override protected void finalize() throws Throwable { super.finalize(); System.out.println("threadLocal1被回收"); } }; private static ThreadLocal<String> threadLocal2 = new ThreadLocal<>() { @Override protected String initialValue() { return "2"; } @Override protected void finalize() throws Throwable { super.finalize(); System.out.println("threadLocal1被回收"); } }; public static void main(String[] args) throws InterruptedException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException { // 获取ThreadLocalMap Thread thread = Thread.currentThread(); Class<? extends Thread> clazz = thread.getClass(); Field threadLocals = clazz.getDeclaredField("threadLocals"); threadLocals.setAccessible(true); Object threadLocalsObj = threadLocals.get(thread); // 获取ThreadLocalMap下的table数组 Class<?> threadLocalsMapClass = threadLocalsObj.getClass(); Field tableField = threadLocalsMapClass.getDeclaredField("table"); tableField.setAccessible(true); Object[] tableObj = (Object[]) tableField.get(threadLocalsObj); threadLocal1.set("zhazha"); threadLocal2.set("xixi"); System.out.println(threadLocal1.get()); System.out.println(threadLocal2.get()); // 在这里下一个断点看看ThreadLocal被回收, Entry是否被回收 threadLocal1 = null; threadLocal2 = null; System.gc(); Thread.sleep(5000); System.out.println(tableObj); System.out.println("主线程结束"); }} 输出是这样的:
WARNING: An illegal reflective access operation has occurredWARNING: Illegal reflective access by com.zhazha.threadlocal.ThreadLocalDemo (file:/D:/program/codes/java/Concurrentcy/reviewjuc/target/classes/) to field java.lang.Thread.threadLocalsWARNING: Please consider reporting this to the maintainers of com.zhazha.threadlocal.ThreadLocalDemoWARNING: Use --illegal-access=warn to enable warnings of further illegal reflective access operationsWARNING: All illegal access operations will be denied in a future releasezhazhaxixi[Ljava.lang.ThreadLocal$ThreadLocalMap$Entry;@aecb35a主线程结束如果上面的代码不调用gc方法, 很长一段时间内不会被回收, 应该是jvm gc还没开始被动回收
但!!!但!!!但!!! 看调试代码
数组中的referent字段还是存在的, 下图是gc回收之前查看数组中的元素发现, 字段referent(也就是ThreadLocal) 它还在
在gc方法执行完毕后, referent被回收掉了, referent = null了
但是那个对象怎么回事??? 没被回收掉?? 打脸了??? 求助广大网友给我看看
那让我们试试 remove方法试试?
好了, 直接没了, 找不到那两个属性了
这An illegal reflective access operation has occurred这个问题怎么帮? 这回真不知道了, 应该不影响我们的代码么?
算了为了把这个红色的字改没掉, 改了改源码
public class ThreadLocalDemo { private static ThreadLocal<String> threadLocal1 = new ThreadLocal<>() { @Override protected String initialValue() { return "1"; } @Override protected void finalize() throws Throwable { super.finalize(); System.out.println("threadLocal1被回收"); } }; private static ThreadLocal<String> threadLocal2 = new ThreadLocal<>() { @Override protected String initialValue() { return "2"; } @Override protected void finalize() throws Throwable { super.finalize(); System.out.println("threadLocal1被回收"); } }; private static Unsafe unsafe; static { Class<Unsafe> unsafeClass = Unsafe.class; Unsafe unsafe = null; try { Field unsafeField = unsafeClass.getDeclaredField("theUnsafe"); unsafeField.setAccessible(true); ThreadLocalDemo.unsafe = (Unsafe) unsafeField.get(null); } catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) { e.printStackTrace(); } } public static void main(String[] args) throws InterruptedException, NoSuchFieldException { Thread thread = Thread.currentThread(); long threadLocalsFieldOffset = unsafe.objectFieldOffset(Thread.class.getDeclaredField("threadLocals")); Object threadLocalMapObj = unsafe.getObject(thread, threadLocalsFieldOffset); long tableOffset = unsafe.objectFieldOffset(threadLocalMapObj.getClass().getDeclaredField("table")); Object tableObj = unsafe.getObject(threadLocalMapObj, tableOffset); threadLocal1.set("zhazha"); threadLocal2.set("xixi"); System.out.println(threadLocal1.get()); System.out.println(threadLocal2.get()); threadLocal1 = null; threadLocal2 = null; // threadLocal1.remove(); // threadLocal2.remove(); System.gc(); System.out.println(tableObj); System.out.println("主线程结束"); }}好了没这个问题了
zhazhaxixithreadLocal1被回收threadLocal1被回收[Ljava.lang.ThreadLocal$ThreadLocalMap$Entry;@7dc222ae主线程结束与目标VM断开连接, 地址为: ''127.0.0.1:58958'，传输: '套接字'', 传输: '{1}'进程已结束,退出代码0