Java并发系列03ThreadLocal详解

Posted 2020-09-19

一、前言

　　ThreadLocal这个对象就是为多线程而生的，没有了多线程ThreadLocal就没有存在的必要了。可以将任何你想在每个线程独享的对象放置其中，并在任何时候取出来。

二、基本用法

　　ThreadLocal的使用方法其实特别简单：

1. 在某个类（相当于工厂类，因为当获取不到的时候你要创建一个给它）中创建静态的ThreadLocal。
2. 在别的地方调用它的set和get方法用来存放对象。

　　下面展示一个样例：

package yiwangzhibujian;

public class ThreadLocalUse{
    //创建一个静态的ThreadLocal对象，当做仓库，存储每个线程自己的资源
    //此处用Object来代替，可以使连接Connection
    private static ThreadLocal<Object> store=new ThreadLocal<Object>();
    
    //当每个线程要获取一个线程资源的时候，调用get方法
    public Object get(){
        //首先去仓库中去寻找
        Object obj=store.get();
        //如果不存在那就创建一个给线程，并把创建的放到仓库中
        if(obj==null){
            obj=new Object();
            set(obj);
        }
        return obj;
    }
    
    //想将线程资源放到仓库调用set方法，
    public void set(Object obj){
        store.set(obj);
    }
}

　　这是一个使用模板，可以根据具体情况来做相应改变。 

三、ThreadLocal理解

3.1 ThreadLocal会导致内存泄漏吗

　　首先明确表示使用ThreadLocal不会导致内存泄漏。现在做如下测试证明这个观点，有如下程序：

public class ThreadLocalTest{
    //创建一个ThreadLocal用来存储每个线程的对象
    private static ThreadLocal<Object> local=new ThreadLocal<Object>();
    //一个常量，用来创建10M大小的对象使用
    private static final int _1MB=1024*1024;
    
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //创建一个Runnable对象
        Runnable r=new Runnable(){
            @Override
            public void run(){
                System.out.println("子线程内创建对象并放置ThreadLocal中");
                //创建一个10M大小的数组，并将其放到ThreadLocal中
                byte[] data=new byte[10*_1MB];
                local.set(data);
                System.out.println("子线程运行结束，代表线程结束");
            }
        };
        //创建线程并运行
        Thread t=new Thread(r);
        t.start();
        
        System.out.println("主线程休眠一秒，为了让创建的子线程执行完毕");
        Thread.sleep(1000);
        System.out.println("休眠完成，主线程准备分配一个10M大小的数组");
        byte[] data2=new byte[10*_1MB];
        System.out.println("分配数组完毕");
    }
}

　　在程序右键点击Run as->Run Configurations进行虚拟机配置：

　　配置如下，-XX:+PrintGCDetails（打印垃圾回收日志） -XX:+PrintGCTimeStamps（打印回收时间，可不用） -Xms18M -Xmx18M（设置初始化和最大内存为18M，这么做的目的是，当创建两个10M大小的数组时，会内存溢出还是将ThreadLocal内的进行回收）：

　　首先介绍这个程序的目的就是创建一个对象放置到ThreadLocal中，看看垃圾回收器会不会在线程结束的时候对其进行回收。运行结果如下：

主线程休眠一秒，为了让创建的子线程执行完毕
子线程内创建对象并放置ThreadLocal中
子线程运行结束，代表线程结束
休眠完成，主线程准备分配一个10M大小的数组
1.102: [GC [PSYoungGen: 376K->224K(5376K)] 10616K->10464K(17664K), 0.0077785 secs] [Times: user=0.03 sys=0.00, real=0.01 secs] 
1.110: [GC [PSYoungGen: 224K->224K(5376K)] 10464K->10464K(17664K), 0.0008971 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
1.111: [Full GC [PSYoungGen: 224K->0K(5376K)] [PSOldGen: 10240K->164K(12288K)] 10464K->164K(17664K) [PSPermGen: 3030K->3030K(21248K)], 0.0058052 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
分配数组完毕

　　可以发现，当主线程准备分配一个10M大小的数组时发现内存不够，会调用垃圾处理器进行回收，通过[PSOldGen: 10240K->164K(12288K)] 可以看出，放入ThreadLocal中的对象被回收了。

3.2 使用全局Map替换ThreadLocal可不可以

　　我曾经也想过使用全局Map来替换ThreadLocal，即使用如下代码表示展示的样例：

public class ThreadLocalUse{
    
    private static Map<Thread,Object> store=new HashMap<Thread,Object>();
    
    //当每个线程要获取一个线程资源的时候，调用get方法
    public Object get(){
        //首先去仓库中去寻找
        Object obj=store.get(Thread.currentThread());
        //如果不存在那就创建一个给线程，并把创建的放到仓库中
        if(obj==null){
            obj=new Object();
            set(obj);
        }
        return obj;
    }
    
    //想将线程资源放到仓库调用set方法，
    public void set(Object obj){
        store.put(Thread.currentThread(),obj);
    }
}

　　这样也可以做到线程内共享对象，但是有一个致命的缺点，那就是当线程结束后，存储在Map中的对象必须手动清除，否则将会导致内存泄漏。

3.3 对比ThreadLocal和synchronized同步机制

　　很多人都会对这两个对象进行比对，我也谈一下我自己的想法。

　　使用synchronized是为了将多条语句进行原子化操作，比说对于递增操作i++，任意一个线程在执行代码时都要保证别的线程不能执行这个代码，否则就会产生脏数据，使用synchronized可以避免这一点。

　　而使用ThreadLocal就是给每个线程存储对象用的。既然每个线程使用了自己的对象，没有了竞争就不会出现多线程相关的问题。

3.5 我对ThreadLocal的一点点理解

　　本来呢，我也一直在想ThreadLocal设计的有一点点不合理，比如为什么只能存储一个对象呢，存储多个对象多好呀，或者Thread直接内置一个Map多好，就可以这样操作： 

Thread.currentThread().map.put(key,value);
Thread.currentThread().map.get(key);

　　我觉的我的想法很不错，但是至于他们为什么这个设计或许有别的意思。

 

　　这一篇讲解了ThreadLocal，虽然和它和并发没有多大关系，但是它毕竟因多线程而生，所以还是涉及到它。

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