ThreadLocal原理分析

快来打我* 2022-10-09 04:52 155阅读 0赞

# 一：什么是ThreadLocal变量 #

ThreadLoal 变量，线程局部变量，同一个 ThreadLocal 所包含的对象，在不同的 Thread 中有不同的副本。这里有几点需要注意：

*  因为每个 Thread 内有自己的实例副本，且该副本只能由当前 Thread 使用。这是也是 ThreadLocal 命名的由来。
 *  既然每个 Thread 有自己的实例副本，且其它 Thread 不可访问，那就不存在多线程间共享的问题。

ThreadLocal 提供了线程本地的实例。它与普通变量的区别在于，每个使用该变量的线程都会初始化一个完全独立的实例副本。ThreadLocal 变量通常被private static修饰。当一个线程结束时，它所使用的所有 ThreadLocal 相对的实例副本都可被回收。

总的来说，ThreadLocal 适用于每个线程需要自己独立的实例且该实例需要在多个方法中被使用，也即变量在线程间隔离而在方法或类间共享的场景。

# 二：**ThreadLocal实现原理** #

首先 ThreadLocal 是一个泛型类，保证可以接受任何类型的对象。

因为一个线程内可以存在多个 ThreadLocal 对象，所以其实是 ThreadLocal 内部维护了一个 Map ，这个 Map 不是直接使用的 HashMap ，而是 ThreadLocal 实现的一个叫做 ThreadLocalMap 的静态内部类。而我们使用的 get()、set() 方法其实都是调用了这个ThreadLocalMap类对应的 get()、set() 方法。例如下面的 set 方法：

public void set(T value) {
            Thread t = Thread.currentThread();
            ThreadLocalMap map = getMap(t);
            if (map != null)
                map.set(this, value);
            else
                createMap(t, value);
        }

get方法：

public T get() {   
            Thread t = Thread.currentThread();   
            ThreadLocalMap map = getMap(t);   
            if (map != null)   
                return (T)map.get(this);   
      
            // Maps are constructed lazily.  if the map for this thread   
            // doesn't exist, create it, with this ThreadLocal and its   
            // initial value as its only entry.   
            T value = initialValue();   
            createMap(t, value);   
            return value;   
        }

createMap方法：

void createMap(Thread t, T firstValue) {   
            t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);   
        }

ThreadLocalMap是个静态的内部类：

static class ThreadLocalMap {   
        ........   
        }

最终的变量是放在了当前线程的 `ThreadLocalMap` 中，并不是存在 ThreadLocal 上，ThreadLocal 可以理解为只是ThreadLocalMap的封装，传递了变量值。

# 三：**内存泄漏问题** #

**在JAVA里面，存在强引用、软引用、弱引用、虚引用。这里主要谈一下强引用和弱引用。**

强引用，就不必说了，类似于：

A a = new A();

B b = new B();

考虑这样的情况：

**C c = new C(b);**

**b = null;**

分析到这里，我们可以得到：

考虑下GC的情况。要知道b被置为null，那么是否意味着一段时间后GC工作可以回收b所分配的内存空间呢？答案是否定的，因为即便b被置为null，但是c仍然持有对b的引用，而且还是强引用，所以GC不会回收b原先所分配的空间！既不能回收利用，又不能使用，这就造成了**内存泄露**。

那么如何处理呢？

**可以c = null;也可以使用弱引用！（WeakReference w = new WeakReference(b);）**

分析到这里，我们可以得到：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3NDY5MDU1_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

**这里我们思考一个问题：ThreadLocal使用到了弱引用，是否意味着不会存在内存泄露呢？**

首先来说，如果把ThreadLocal置为null，那么意味着Heap中的ThreadLocal实例不在有强引用指向，只有弱引用存在，因此GC是可以回收这部分空间的，也就是key是可以回收的。但是value却存在一条从Current Thread过来的强引用链。因此只有当Current Thread销毁时，value才能得到释放。

因此，只要这个线程对象被gc回收，就不会出现内存泄露，但在threadLocal设为null和线程结束这段时间内不会被回收的，就发生了我们认为的内存泄露。最要命的是线程对象不被回收的情况，比如使用线程池的时候，线程结束是不会销毁的，再次使用的，就可能出现内存泄露。

那么如何有效的避免呢？

事实上，在ThreadLocalMap中的set/getEntry方法中，会对key为null（也即是ThreadLocal为null）进行判断，如果为null的话，那么是会对value置为null的。我们也可以通过调用ThreadLocal的remove方法进行释放！

建议回收自定义的ThreadLocal变量，尤其在线程池场景下，线程经常会被复用，如果不清理自定义的 ThreadLocal变量，可能会影响后续业务逻辑和造成内存泄露等问题。 尽量在代理中使用try-finally块进行回收：

objectThreadLocal.set(userInfo); 
    try {
        // ... 
    } 
    finally {
        objectThreadLocal.remove(); 
    }

# **四：使用场景** #

如上文所述，ThreadLocal 适用于如下两种场景

*  每个线程需要有自己单独的实例
 *  实例需要在多个方法中共享，但不希望被多线程共享

对于第一点，每个线程拥有自己实例，实现它的方式很多。例如可以在线程内部构建一个单独的实例。ThreadLocal 可以以非常方便的形式满足该需求。

对于第二点，可以在满足第一点（每个线程有自己的实例）的条件下，通过方法间引用传递的形式实现。ThreadLocal 使得代码耦合度更低，且实现更优雅。

如保存一些用户的信息，这样我们可以直接在系统的上下文中获取用户的信息。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3NDY5MDU1_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221005/663b55ef7a0d4e22a1a773a483ca0412.png