java笔记java中ThreadLocal的原理和使用

Posted 2021-06-30 棉花糖灬

本文参考了文章一针见血ThreadLocal和文章ThreadLocal作用、场景、原理。

1. 概念

ThreadLocal并不是一个Thread，而是Thread的局部变量，也许把它命名为ThreadLocalVariable更容易让人理解一些。 ThreadLocal是解决线程安全问题一个很好的思路，它通过为每个线程提供一个独立的变量副本解决了变量并发访问的冲突问题。在很多情况下，ThreadLocal比直接使用synchronized同步机制解决线程安全问题更简单，更方便，且结果程序拥有更高的并发性。

当使用ThreadLocal维护变量时，ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本。从线程的角度看，目标变量就像是线程的本地变量，这也是类名中“Local”所要表达的意思。

2. 常用方法

• void set(T value)：设置当前线程的线程局部变量的值。
• public T get()：返回当前线程所对应的线程局部变量。
• public void remove()： 将当前线程局部变量的值删除，目的是为了减少内存的占用，该方法是JDK 5.0新增的方法。
• protected T initialValue()：返回该线程局部变量的初始值，该方法是一个protected的方法，显然是为了让子类覆盖而设计的。在还没有set的情况下，调用get则返回null。

3. 原理

在ThreadLocal类中有一个Map，用于存储每一个线程的变量副本，Map中元素的键为线程对象，而值对应线程的变量副本。当调用set()方法时，首先用Thread.currentThread()获取当前线程，并获Map，若Map不存在，则创建，反之并设置Map中的键值对的值。当调用get()方法时，首先获取当前线程，并获取Map，若Map存在，则直接根据当前线程取值，反之调用setInitialValue()方法设置初始值。

4. 与同步的区别

在同步机制中，通过对象的锁机制保证同一时间只有一个线程访问变量，这时该变量是多个线程共享的。

ThreadLocal会为每一个线程提供一个独立的变量副本，从而隔离了多个线程对数据的访问冲突。因为每一个线程都拥有自己的变量副本，从而也就没有必要对该变量进行同步了。

同步机制采用了“以时间换空间”的方式，而ThreadLocal采用了“以空间换时间”的方式。前者仅提供一份变量，让不同的线程排队访问，而后者为每一个线程都提供了一份变量，因此可以同时访问而互不影响。

5. 内存泄露

ThreadLocal的使用会导致内存泄露问题。什么是内存泄漏呢？简单的说，就是东西放在内存里面，但你忘记它放哪里了，它占着一块内存，但是不能回收。当这样的东西越来越多，内存就吃紧，最终导致服务器宕机。

//新建一个ThreadLocal变量num，此时是一个强引用
ThreadLocal<Integer> num = new ThreadLocal<Integer>();

//set数据之后，再增加一个弱引用，此时计数器为2
num.set(10)

由于在使用set()设置值时，key是弱引用，不稳定，很容易被回收，一旦被回收，其登记的key-value形式的数据，此时就变成了null-value，key都消失了，value就找不到了，造成内存泄漏。

6. 例子

package ecnu.cn;

public class ThreadLocalTest {

    public static class MyRunable implements Runnable {
        private ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal();

        @Override
        public void run() {
            try {
                threadLocal.set(Thread.currentThread().getName());
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":  " + threadLocal.get());

            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyRunable myRunable = new MyRunable();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            Thread thread = new Thread(myRunable, "Thread" + i);
            thread.start();
        }
    }
}