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精通高并发与多线程，却不会用ThreadLocal？( 二 )


侧重点： 多个线程之间同步访问资源

  • ThreadLocal
原理： ThreadLocal 采用 "以空间换时间" 的方式 ， 为每个线程都提供了一份变量的副本 ， 从而实现同时访问而互不干扰
侧重点： 多线程中让每个线程之间的数据相互隔离
3. 内部结构从上面的案例中我们可以看到 ThreadLocal 的两个主要方法分别是 set() 和 get()
那我们不妨猜想一下 ， 如果让我们来设计 ThreadLocal， 我们该如何设计 ， 是否会有这样的想法：每个 ThreadLocal 都创建一个 Map ， 然后用线程作为 Map 的 key ， 要存储的局部变量作为 Map 的 value， 这样就能达到各个线程的局部变量隔离的效果 。
精通高并发与多线程，却不会用ThreadLocal？文章插图
这个想法也是没错的 ， 早期的 ThreadLocal 便是这样设计的 ， 但是在 JDK 8 之后便更改了设计 ， 如下：
精通高并发与多线程，却不会用ThreadLocal？文章插图
设计过程：
  1. 每个 Thread 线程内部都有一个 ThreadLocalMap
  2. ThreadLocalMap 中存储着以 ThreadLocal 对象为 key， 线程变量为 value
  3. Thread 内部的 Map 是由 ThreadLocal 维护的 ， 由 ThreadLocal 负责向 Map 设置和获取线程的变量值
  4. 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线程的副本值 ， 这样就会形成副本的隔离 ， 互不干扰
注： 每个线程都要有自己的一个 map ， 但是这个类就是一个普通的 Java 类 ， 并没有实现 Map 接口 ， 但是具有类似 Map 类似的功能 。
精通高并发与多线程，却不会用ThreadLocal？文章插图
通过这样实现看起来貌似会比之前我们猜想得更加复杂 ， 这样做的好处是什么呢？
  • 每个 Map 存储的 Entry 数量就会变少 ， 因为之前的存储数量由 Thread 的数量决定 ， 现在是由 ThreadMap 的数量决定 ， 在实际开发中 ， ThreadLocal 的数量要更少于 Thread 的数量 。
  • 当 Thread 销毁之后 ， 对应的 ThreadLocalMap 也会随之销毁 ， 能减少内存的使用
4. 源码分析
精通高并发与多线程，却不会用ThreadLocal？文章插图
首先我们先看 ThreadLocalMap 中有哪些成员：
精通高并发与多线程，却不会用ThreadLocal？文章插图
如果你看过 HashMap 的源码 ， 肯定会觉得这几个特别熟悉 ， 其中：
  • INITIAL_CAPACITY：初始容量 ， 必须是 2 的整次幂
  • table：存放数据的table
  • size：数组中 entries 的个数 ， 用于判断 table 当前使用量是否超过阈值
  • threshold：进行扩容的阈值 ， 表使用量大于它的时候会进行扩容
ThreadLocalsThread 类中有个类型为 ThreadLocal.ThreadLocalMap 类型的变量 ThreadLocals， 这个就是用来保存每个线程的私有数据 。
精通高并发与多线程，却不会用ThreadLocal？文章插图
ThreadLocalMapThreadLocalMap是ThreadLocal的内部类 ， 每个数据用Entry保存 ， 其中的Entry用一个键值对存储 ， 键为ThreadLocal的引用 。
精通高并发与多线程，却不会用ThreadLocal？文章插图
我们可以看到 Entry 继承于WeakReference ， 这是因为如果是强引用 ， 即使把 ThreadLocal 设置为 null ， GC 也不会回收 ， 因为 ThreadLocalMap 对它有强引用 。
在没有手动删除这个Entry以及CurrentThread依然运行的前提下 ， 始终有强引用链 threadRef -> currentThread -> threadLocalMap -> entry ， Entry就不会被回收（Entry中包括了ThreadLocal实例和value） ， 导致Entry内存泄漏 。
精通高并发与多线程，却不会用ThreadLocal？文章插图
那是不是就是说如果使用了弱引用 ， 就不会造成内存泄露 呢 ， 这也是不正确的 。
因为如果我们没有手动删除 Entry 的情况下 ， 此时 Entry 中的 key == null ， 这个时候没有任何强引用指向 threaLocal 实例 ， 所以 threadLocal 就可以顺利被 gc 回收 ， 但是 value 不会被回收 ， 而这块的 value 永远不会被访问到 ， 因此会导致内存泄露
精通高并发与多线程，却不会用ThreadLocal？文章插图
接下来我们看下 ThreadLocalMap 的几个核心方法：
set 方法首先我们先看下源码：
public void set(T value) {// 获取当前线程对象Thread t = Thread.currentThread();// 获取此线程对象中维护的ThreadLocalMap对象ThreadLocalMap map = getMap(t);// 判断map是否存在if (map != null)// 存在则调用map.set设置此实体entrymap.set(this, value);else// 如果当前线程不存在ThreadLocalMap对象则调用createMap进行ThreadLocalMap对象的初始化// 并将 t(当前线程)和value(t对应的值)作为第一个entry存放至ThreadLocalMap中createMap(t, value);}ThreadLocalMap getMap(Thread t) {return t.threadLocals;}void createMap(Thread t, T firstValue) {//这里的this是调用此方法的threadLocalt.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);}复制代码



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