随笔篇-ThreadLocal原理分析

Posted 2023-02-22

参考技术A

ThreadLocal 存取值都是借助 ThreadLocalMap 对象去进行存取值，而 ThreadLocalMap 类是定义在 ThreadLocal 类中的一个静态内部类

在再存取值时都是获取当前线程的 ThreadLocalMap 实例，即每个线程都会创建一个 ThreadLocalMap 类型对象，如下:

而 ThreadLocalMap 本质就是一个就是Map类型，在其内部也维护了一个Entry类型对象，如下:

这样就与 HashMap 类似，存储的也是key-value类型数据

从上文的表述中，存储值都是通过 ThreadLocalMap 进行操作，根据源码可知，主要分为三个步骤：

关于每个步骤详细解释如下：

获取当前线程

根据线程实例获取 ThreadLocalMap 类型对象

而获取 ThreadLocalMap 对象则需要传入一个线程对象，查看 getMap 源码可知，其实就是返回了线程对象的 ThreadLocalMap 实例对象

而通过之前的 1.0 章节我们知道，线程对象里面的 threadLocals 对象并没有实例化，只是给了 null 值

实例对象为空则创建 ThreadLocalMap 类型对象

从其源码可知，当实例对象为空的时候,就回去创建 ThreadLocalMap ,创建该类型对象需要传入当前线程对象，以及要存储的值，如下：

查看 createMap 源码可知，就是 new 了一个 ThreadLocalMap 对象

最后将创建好的对象赋值给 线程对象里面的 ThreadLocalMap 实例，源码如下：

如果 map 不为空，则将值存入 ThreadLocalMap 中，key为当前的 ThreadLocal 对象

上述步骤其流程图如下：

ThreadLocal 取值原理与存值原理相似，都是几个固定步骤，如下：

关于这几个步骤详细解释如下

获取当前线程对象

根据线程对象获取 ThreadLocalMap 实例

如果 ThreadLocalMap 实例不为空，则获取值

这里取值并不是直接从Map中获取value，而是根据 this (当前 ThreadLocal )对象取获取 Entry 实体

如果 Entry 实体不为空，则获取Entry的 value ，如下：

如果 ThreadLocalMap 实例为空，则调用 setInitValue 方法

从源码可知，当 ThreadLocalMap 实例为空时，则调用 setInitValue 方法，而该方法

则又是先调用了 initialValue 方法获取value值，也就是存储要初始化存储的值

接下来就又是存值的几个步骤，源码如下：

通过查看 initiaValue 方法可只，该方法为返回 null

关于上述步骤流程图如下：

从上文的表述中知道，往 ThreadLocal 中存值一共有两种方式

当然取值就只通过get方法了，一个线程从始至终就只有一个 ThreadLocalMap 对象

而一个 ThreadLocalMap 可以存储多个 ThreadLocal ,即一个线程可以有多个 ThreadLocal 对象

当然一个 ThreadLocal 对象只能存值一个实例对象，并不能存储多个实例，原因在上文中也进行了阐述

当一个线程启动，并且给创建了一个 ThreadLocal 对象，在堆栈中内存简图如下：

当发生内存泄漏时，有可能时ThreadLocalMap里面的key发生泄漏，也有可能是Map发生value发生泄漏，因此接下来来详细分析一下泄漏原因

通过源码可知，在 ThreadLocalMap 中，可以发现Entry继承了 WeakReference ,且在其构造方法中，将key通过调用父类方法进行了弱引用处理，如下：

从源码知道，也就是 ThreadLocalMap 中的 ThreadLocal 对象一旦回收掉，也就是说key就为null了。

但是value确实一个强引用，即 ThreadLocalMap 中存在 key为null的value,如下：

如果当前线程对象，执行一个耗时操作，长时间不被销毁，也就意味着 ThreadLocalMap 中key为value的数据，永远没法被 GC ，因此可能发生内存泄漏(OOM)

JDK 在设计时已经考虑到这些问题，例如当调用 set() , remove() , rehash() 方法会手动清理key为null的数据，例如查看 set() 方法调用链可知，最后调用了 resize() 方法，如下:

在 resize 方法中，会主动的将key为null的数据也制空，以便防止内存泄漏，如图：

因此如果当 ThreadLocal 发生内存泄漏了，那么肯定是存在了 key 为null的数据，所以在阿里开发规范中， 提到了如果ThreadLocal使用完成，那么应该手动调用一下remove