ThreadLocal源碼分析

ThreadLocal是什么却音?

顧名思義,ThreadLocal可以為每個線程獨立存儲不同的值(線程本地變量)。其意義在于高并發(fā)場景下變量被多個線程訪問互不影響算灸,有效避免線程安全問題和同步帶來的性能開銷忿族。當然它也存在一定缺陷锣笨,由于每個線程都會創(chuàng)建ThreadLocal變量,就會帶來一定的內存消耗道批;它的思想就是“以空間換時間”错英。

特殊情況:InhertiableThreadLocal并不是只存儲當前線程的值,它默認會集成父類中的值隆豹。

ThreadLocal類方法定義

public class ThreadLocal<T> {
    public T get();
    private T setInitialValue();
    public void set(T value);
    public void remove();
}
  • get:用于獲取當前線程私有的ThreadLocal變量椭岩;

  • setInitialValue:可以進行重寫設置當前ThreadLocal對應的數據,用于第一次調用get時懶加載獲仍胍痢簿煌;

  • set:設置當前Thread的ThreadLocal值;

  • remove:刪除ThreadLocal中的數據鉴吹;


get方法具體實現(xiàn)

   /**
     * Returns the value in the current thread's copy of this
     * thread-local variable.  If the variable has no value for the
     * current thread, it is first initialized to the value returned
     * by an invocation of the {@link #initialValue} method.
     * @return the current thread's value of this thread-local
     */
    public T get() {
        //獲取當前線程
        Thread t = Thread.currentThread();
        //獲取Thread類中定義的ThreadLocal.ThreadLocalMap變量
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        //判斷map是否為null
        if (map != null) {
            //獲取當前ThreadLocal對應的Entry
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                //獲取set的值
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T) e.value;
                return result;
            }
        }
        //當map為null或未設置值時調用
        return setInitialValue();
    }

其中ThreadLocalMap是ThreadLocal中的靜態(tài)內部類姨伟,內部維護了一個Entry數組的table,可以看作是一個kv的map豆励,只不過key是當前ThreadLocal生成的Hash值夺荒;

static class ThreadLocalMap {

    private Entry[] table;

    static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
            /** The value associated with this ThreadLocal. */
            Object value;

            Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }
}

setInitialValue具體實現(xiàn)

當get方法中map為null或未設置值時會調用setInitialValue方法,接下來看看它的實現(xiàn):

   /**
     * Variant of set() to establish initialValue. Used instead
     * of set() in case user has overridden the set() method.
     * @return the initial value
     */
    private T setInitialValue() {
        //value等于重寫initialValue后返回的值良蒸,否則默認返回null
        T value = initialValue();
        //獲取當前線程
        Thread t = Thread.currentThread();
        //獲取當前Thread類中定義的ThreadLocal.ThreadLocalMap變量
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        //map為null直接添加到table中技扼,否則新建map
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
        return value;
    }

值得注意的是其中initialValue默認是返回null的,當然你也可以選擇重寫來懶加載數據嫩痰,當調用get方法的時候才獲取剿吻,就像這樣:

ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<Integer>() {
    int i = 1;

    @Override
    protected Integer initialValue() {
        return i;
    }
};

其中當map為null是會調用createMap方法,將創(chuàng)建的ThreadLocalMap賦值到當前Thread的threadLocals變量串纺,完成關聯(lián)丽旅!

/**
     * Create the map associated with a ThreadLocal. Overridden in
     * InheritableThreadLocal.
     * @param t
     *         the current thread
     * @param firstValue
     *         value for the initial entry of the map
     */
    void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }
public
class Thread implements Runnable {
    /* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
     * by the ThreadLocal class. */
    ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
}

set方法具體實現(xiàn)

和上面setInitialValue中實現(xiàn)幾乎一樣椰棘,這里就不贅述了...

    /**
     * Sets the current thread's copy of this thread-local variable
     * to the specified value.  Most subclasses will have no need to
     * override this method, relying solely on the {@link #initialValue}
     * method to set the values of thread-locals.
     * @param value
     *         the value to be stored in the current thread's copy of
     *         this thread-local.
     */
    public void set(T value) {
        //獲取當前Thread
        Thread t = Thread.currentThread();
        //獲取當前Thread類中定義的ThreadLocal.ThreadLocalMap變量
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        //map為null直接添加到table中,否則新建map
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

remove方法具體實現(xiàn)

獲取當前線程中的ThreadLocal.ThreadLocalMap榄笙,清除table數組中以當前ThreadLocal Hash為key的數據邪狞。

   /**
     * Removes the current thread's value for this thread-local
     * variable.  If this thread-local variable is subsequently
     * {@linkplain #get read} by the current thread, its value will be
     * reinitialized by invoking its {@link #initialValue} method,
     * unless its value is {@linkplain #set set} by the current thread
     * in the interim.  This may result in multiple invocations of the
     * {@code initialValue} method in the current thread.
     * @since 1.5
     */
    public void remove() {
        //獲取當前Thread類中定義的ThreadLocal.ThreadLocalMap變量
        ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
        if (m != null)
            //刪除以當前ThreadLocal為key設置的數據
            m.remove(this);
    }

關于內存泄露的問題

拋出問題
  • 首先ThreadLocal實例被線程的ThreadLocalMap實例持有,也可以看成被線程持有茅撞。
  • 如果應用使用了線程池帆卓,那么之前的線程實例處理完之后出于復用的目的依然存活
    所以,ThreadLocal設定的值被持有米丘,導致內存泄露剑令。
結論

首先Entry是繼承WeakReference<ThreadLocal<?>>的,也就是弱引用拄查,ThreadLocalMap的key使用的是ThreadLocal的弱引用尚洽,所以并不會導致內存泄露,關于java中的四種引用我會在后面的文章中記錄靶累。

最后

第一次寫源碼分析腺毫,有不好的地方歡迎指正。

參考資料

https://blog.appoptics.com/introduction-to-java-threadlocal-storage/

https://github.com/decaywood/decaywood.github.io/blob/master/_posts/2016/3/2016-03-15-ThreadLocal-intro.markdown

https://droidyue.com/blog/2016/03/13/learning-threadlocal-in-java/

https://fangjian0423.github.io/2014/11/22/java_threadlocal/

?著作權歸作者所有,轉載或內容合作請聯(lián)系作者
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