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  • ThreadLocal的简单学习

    一、简介

      ThreadLocal是一个本地线程副本变量工具类,主要用于将私有线程和该线程存放的副本对象做一个映射,各个线程之间的变量互不干扰,在高并发场景下,可以实现无状态的调用。

    二、适用场景

      1、访问服务器时的用户信息暂存

      2、数据库连接管理

    三、ThreadLocal结构内部

    从上面的结构图,我们已经窥见ThreadLocal的核心机制:

    • 每个Thread线程内部都有一个Map。
    • Map里面存储线程本地对象(key)和线程的变量副本(value)
    • 但是,Thread内部的Map是由ThreadLocal维护的,由ThreadLocal负责向map获取和设置线程的变量值。

    所以对于不同的线程,每次获取副本值时,别的线程并不能获取到当前线程的副本值,形成了副本的隔离,互不干扰。

    从ThreadLocal的set和get方法中看的比较清楚

      1、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);
    }
    
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }
    
    void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }

    步骤:
    1.获取当前线程的成员变量map
    2.map非空,则重新将ThreadLocal和新的value副本放入到map中。
    3.map空,则对线程的成员变量ThreadLocalMap进行初始化创建,并将ThreadLocal和value副本放入map中。

    2、get方法

    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null)
                return (T)e.value;
        }
        return setInitialValue();
    }
    
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }
    
    private T setInitialValue() {
        T value = initialValue();
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
        return value;
    }
    
    protected T initialValue() {
        return null;
    }

    步骤:
    1.获取当前线程的ThreadLocalMap对象threadLocals
    2.从map中获取线程存储的K-V Entry节点。
    3.从Entry节点获取存储的Value副本值返回。
    4.map为空的话返回初始值null,即线程变量副本为null,在使用时需要注意判断NullPointerException。

    四、ThreadLocalMap介绍

      1、ThreadLocalMap是ThreadLocal的内部类,没有实现Map接口,用独立的方式实现了Map的功能,其内部的Entry也独立实现。

      在ThreadLocalMap中,也是用Entry来保存K-V结构数据的。但是Entry中key只能是ThreadLocal对象,这点被Entry的构造方法已经限定死了。

      2、Entry继承自WeakReference(弱引用,生命周期只能存活到下次GC前),但只有Key是弱引用类型的,Value并非弱引用。

    static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal> {
        /** The value associated with this ThreadLocal. */
        Object value;
    
        Entry(ThreadLocal k, Object v) {
            super(k);
            value = v;
        }
    }

    由于ThreadLocalMap的key是弱引用,而Value是强引用。这就导致了一个问题,ThreadLocal在没有外部对象强引用时,发生GC时弱引用Key会被回收,而Value不会回收,如果创建ThreadLocal的线程一直持续运行,那么这个Entry对象中的value就有可能一直得不到回收,发生内存泄露。

    既然Key是弱引用,那么我们要做的事,就是在调用ThreadLocal的get()、set()方法时完成后再调用remove方法,将Entry节点和Map的引用关系移除,这样整个Entry对象在GC Roots分析后就变成不可达了,下次GC的时候就可以被回收。

    如果使用ThreadLocal的set方法之后,没有显示的调用remove方法,就有可能发生内存泄露,所以养成良好的编程习惯十分重要,使用完ThreadLocal之后,记得调用remove方法。

    3、ThreadLocalMap的成员变量

    static class ThreadLocalMap {
        /**
         * The initial capacity -- MUST be a power of two.
         */
        private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
    
        /**
         * The table, resized as necessary.
         * table.length MUST always be a power of two.
         */
        private Entry[] table;
    
        /**
         * The number of entries in the table.
         */
        private int size = 0;
    
        /**
         * The next size value at which to resize.
         */
        private int threshold; // Default to 0
    }

    4、hash冲突解决

    和HashMap的最大的不同在于,ThreadLocalMap结构非常简单,没有next引用,也就是说ThreadLocalMap中解决Hash冲突的方式并非链表的方式,而是采用线性探测的方式,所谓线性探测,就是根据初始key的hashcode值确定元素在table数组中的位置,如果发现这个位置上已经有其他key值的元素被占用,则利用固定的算法寻找一定步长的下个位置,依次判断,直至找到能够存放的位置。

    /**
     * 简单的步长加1或减1,寻找下一个相邻的位置
     */
    
    private static int nextIndex(int i, int len) {
        return ((i + 1 < len) ? i + 1 : 0);
    }
    
    private static int prevIndex(int i, int len) {
        return ((i - 1 >= 0) ? i - 1 : len - 1);
    }

    参考连接:https://www.cnblogs.com/kancy/p/10702310.html

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/sglx/p/15188753.html
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