多线程（8） — ThreadLocal

　　ThreadLocal是一个线程的局部变量，也就是只有当前线程可以访问，是线程安全的。为每一个线程分配不同的对象，需要在应用层面保证ThreadLocal只起到简单的容器作用。

ThreadLocal类很简单，只有4个方法，它们是如下方法：

• void set(Object value)设置当前线程的线程局部变量的值。
• public Object get()该方法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。需要指出的是，当线程结束后，对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收，所以显示调用该方法清楚线程的局部变量并不是必须的操作，但它可以加快内存回收速度。
• protected Object 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。这个方法是一个延迟调用方法，在线程第一次调用get()或者set()时才会执行，并且仅执行一次。ThreadLocal中的缺省实现直接返回一个null。

ThreadLocal如何保证这些对象只被当前线程访问？先从set()方法说起：

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

　　在set时先获得当前线程对象，然后通过getMap()方法拿到线程的ThreadLocalMap，并将值存入ThreadLocalMap中。这个map中key是ThreadLocal当前对象，value就是我们需要的值。而在get()方法操作时，自然就是将这个Map中数据拿出来。

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();
}

　　get()方法先取得当前线程的ThreadLocalMap对象，然后通过将自己作为key取得内部的实际数据。这样会有个问题：这些变量是维护在Thread类内部的，也就是线程不退出，对象的引用一直存在。Thread退出时的代码如下：

private void exit() {
    if (group != null) {
        group.threadTerminated(this);
        group = null;
    }
    target = null;
    /* 加速资源清理 */
    threadLocals = null;
    inheritableThreadLocals = null;
    inheritedAccessControlContext = null;
    blocker = null;
    uncaughtExceptionHandler = null;
}

　　因此，使用线程池就意味着当前线程未必会退出（比如固定大小的线程池，线程总是存在的）。这样的话，将一些大的对象放在ThreadLocal中可能会使系统出现内存泄露的可能，设置对象后使用几次不清理它，对象不再有用，但已经无法收回。如果希望及时回收对象，可以使用ThreadLocal.remove()方法将变量移除。对于ThreadLocal变量，手动设置为null，这个ThreadLocal对应的所有线程的局部变量都有可能被收回。下面就是个例子

package com.wyw.xc.test.threadlocal;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ThreadLocalDemo_Gc {

    static volatile ThreadLocal<SimpleDateFormat> tl = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>(){
        @Override
        protected void finalize() throws Throwable{
            System.out.println(this.toString()+" is gc");
        }
    };
    static volatile CountDownLatch cd = new CountDownLatch(10000);
    public static class ParseDate implements Runnable{

        int i = 0;
        public ParseDate(int i){
            this.i= i;
        }
        
        
        @Override
        public void run() {
            try {
                if(tl.get()==null){
                    tl.set(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"){
                        
                        @Override
                        protected void finalize() throws Throwable{
                            System.out.println(this.toString()+ " is gc ");
                        }
                    });
                    System.out.println(Thread.currentThread().getId()+":create SimpleDateFormat");
                }
                Date t = tl.get().parse("2019-08-04 18:40"+i%60);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }finally{
                cd.countDown();
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            es.execute(new ParseDate(i));
        }
        cd.await();
        System.out.println("mission complete!!");
        tl=null;
        System.gc();
        System.out.println("first GC complete!");
        tl = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>();
        cd = new CountDownLatch(10000);
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            es.execute(new ParseDate(i));
        }
        cd.await();
        Thread.sleep(1000);
        System.gc();
        System.out.println("second GC complete!!");
    }
}

　　首先线程池中10个线程各自创建了一个SimpleDateFormat对象实例，接着进行第一次GC，可以看到ThreadLocal对象被收回。第二次提交任务时，这次也创建了10个SimpleDateFormat对象，然后进行第二次GC。第二次GC后第一次创建的10个对象全部回收，虽然我们没有手工remove()这些对象，但是系统仍然有可能回收它们。

为每一个线程分配一个独立的对象对系统性能是有帮助的，如果共享对象对于竞争的处理容易引起性能损失，我们还是应该考虑使用ThreadLocal为每个线程分配单独的对象。