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这篇文章主要介绍“Java中ThreadLocal类怎么使用”,在日常操作中,相信很多人在Java中ThreadLocal类怎么使用问题上存在疑惑,小编查阅了各式资料,整理出简单好用的操作方法,希望对大家解答”Java中ThreadLocal类怎么使用”的疑惑有所帮助!接下来,请跟着小编一起来学习吧!
简单的说就是,一个ThreadLocal在一个线程中是共享的,在不同线程之间又是隔离的(每个线程都只能看到自己线程的值)。如下图:
在使用Threadlocal之前我们先看以下它的API:
ThreadLocal类的API非常的简单,在这里比较重要的就是get()、set()、remove(),set用于赋值操作,get用于获取变量的值,remove就是删除当前变量的值.需要注意的是initialValue方法会在第一次调用时被触发,用于初始化当前变量值,默认情况下initialValue返回的是null。
说完了ThreadLocal类的API了,那我们就来动手实践一下了,来理解前面的那句话:一个ThreadLocal在一个线程中是共享的,在不同线程之间又是隔离的(每个线程都只能看到自己线程的值)
public class ThreadLocalTest { private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<Integer>() { // 重写这个方法,可以修改“线程变量”的初始值,默认是null @Override protected Integer initialValue() { return 0; } }; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { //一号线程 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("一号线程set前:" + threadLocal.get()); threadLocal.set(1); System.out.println("一号线程set后:" + threadLocal.get()); } }).start(); //二号线程 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("二号线程set前:" + threadLocal.get()); threadLocal.set(2); System.out.println("二号线程set后:" + threadLocal.get()); } }).start(); //主线程睡1s Thread.sleep(1000); //主线程 System.out.println("主线程的threadlocal值:" + threadLocal.get()); } }
稍微解释一下上面的代码:
每一个ThreadLocal实例就类似于一个变量名,不同的ThreadLocal实例就是不同的变量名,它们内部会存有一个值(暂时这么理解)在后面的描述中所说的“ThreadLocal变量或者是线程变量”代表的就是ThreadLocal类的实例。
在类中创建了一个静态的 “ThreadLocal变量”,在主线程中创建两个线程,在这两个线程中分别设置ThreadLocal变量为1和2。然后等待一号和二号线程执行完毕后,在主线程中查看ThreadLocal变量的值。
程序结果及分析⌛
程序结果重点看的是主线程输出的是0,如果是一个普通变量,在一号线程和二号线程中将普通变量设置为1和2,那么在一二号线程执行完毕后在打印这个变量,输出的值肯定是1或者2(到底输出哪一个由操作系统的线程调度逻辑有关)。但使用ThreadLocal变量通过两个线程赋值后,在主线程程中输出的却是初始值0。在这也就是为什么“一个ThreadLocal在一个线程中是共享的,在不同线程之间又是隔离的”,每个线程都只能看到自己线程的值,这也就是 ThreadLocal的核心作用:实现线程范围的局部变量。
每个Thread对象都有一个ThreadLocalMap,当创建一个ThreadLocal的时候,就会将该ThreadLocal对象添加到该Map中,其中键就是ThreadLocal,值可以是任意类型。 这句话刚看可能不是很懂,下面我们一起看完源码就明白了。
前面我们的理解是所有的常量值或者是引用类型的引用都是保存在ThreadLocal实例中的,但实际上不是的,这种说法只是让我们更好的理解ThreadLocal变量这个概念。向ThreadLocal存入一个值,实际上是向当前线程对象中的ThreadLocalMap存入值,ThreadLocalMap我们可以简单的理解成一个Map,而向这个Map存值的key就是ThreadLocal实例本身。
????也就是说,想要存入的ThreadLocal中的数据实际上并没有存到ThreadLocal对象中去,而是以这个ThreadLocal实例作为key存到了当前线程中的一个Map中去了,获取ThreadLocal的值时同样也是这个道理。这也就是为什么ThreadLocal可以实现线程之间隔离的原因了。
ThreadLocalMap是ThreadLocal的内部类,实现了一套自己的Map结构✨
ThreadLocalMap属性:
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> { Object value; Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) { super(k); value = v; } } //初始容量16 private static final int INITIAL_CAPACITY = 16; //散列表 private Entry[] table; //entry 有效数量 private int size = 0; //负载因子 private int threshold;
ThreadLocalMap设置ThreadLocal 变量
private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) { Entry[] tab = table; int len = tab.length; //与运算 & (len-1) 这就是为什么 要求数组len 要求2的n次幂 //因为len减一后最后一个bit是1 与运算计算出来的数值下标 能保证全覆盖 //否者数组有效位会减半 //如果是hashmap 计算完下标后 会增加链表 或红黑树的查找计算量 int i = key.threadLocalHashCode & (len-1); // 从下标位置开始向后循环搜索 不会死循环 有扩容因子 必定有空余槽点 for (Entry e = tab[i]; e != null; e = tab[i = nextIndex(i, len)]) { ThreadLocal<?> k = e.get(); //一种情况 是当前引用 返回值 if (k == key) { e.value = value; return; } //槽点被GC掉 重设状态 if (k == null) { replaceStaleEntry(key, value, i); return; } } //槽点为空 设置value tab[i] = new Entry(key, value); //设置ThreadLocal数量 int sz = ++size; //没有可清理的槽点 并且数量大于负载因子 rehash if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold) rehash(); }
ThreadLocalMap属性介绍????:
和普通Hashmap类似存储在一个数组内,但与hashmap使用的拉链法解决散列冲突不同的是 ThreadLocalMap使用开放地址法
数组 初始容量16,负载因子2/3
node节点 的key封装了WeakReference 用于回收
储存在Thread中,有两个ThreadLocalMap变量
threadLocals 在ThreadLocal对象方法set中去创建 也由ThreadLocal来维护
public void set(T value) { Thread t = Thread.currentThread(); ThreadLocalMap map = getMap(t); if (map != null) map.set(this, value); else createMap(t, value); } void createMap(Thread t, T firstValue) { t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); }
inheritableThreadLocals 和ThreadLocal类似 InheritableThreadLocal重写了createMap方法
void createMap(Thread t, T firstValue) { t.inheritableThreadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); }
inheritableThreadLocals 作用是将ThreadLocalMap传递给子线程
init方法中 条件满足后直接为子线程创建ThreadLocalMap
注意:
仅在初始化子线程的时候会传递 中途改变副线程的inheritableThreadLocals 变量 不会将影响结果传递到子线程 。
使用线程池要注意 线程不回收 尽量避免使用父线程的inheritableThreadLocals 导致错误
为什么要用弱引用,官方是这样回答的
To help deal with very large and long-lived usages, the hash table entries use WeakReferences for keys.
为了处理非常大和生命周期非常长的线程,哈希表使用弱引用作为 key。
生命周期长的线程可以理解为:线程池的核心线程
ThreadLocal在没有外部对象强引用时如Thread,发生GC时弱引用Key会被回收,而Value是强引用不会回收,如果创建ThreadLocal的线程一直持续运行如线程池中的线程,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。
key 使用强引用????: 引用的ThreadLocal的对象被回收了,但是ThreadLocalMap还持有ThreadLocal的强引用,如果没有手动删除,ThreadLocal不会被回收,导致Entry内存泄漏。
key 使用弱引用????: 引用的ThreadLocal的对象被回收了,由于ThreadLocalMap持有ThreadLocal的弱引用,即使没有手动删除,ThreadLocal也会被回收。value在下一次ThreadLocalMap调用set,get,remove的时候会被清除。
Java8中已经做了一些优化如,在ThreadLocal的get()、set()、remove()方法调用的时候会清除掉线程ThreadLocalMap中所有Entry中Key为null的Value,并将整个Entry设置为null,利于下次内存回收。
强引用????: 如果一个对象具有强引用,它就不会被垃圾回收器回收。即使当前内存空间不足,JVM也不会回收它,而是抛出 OutOfMemoryError 错误,使程序异常终止。如果想中断强引用和某个对象之间的关联,可以显式地将引用赋值为null,这样一来的话,JVM在合适的时间就会回收该对象
软引用????: 在使用软引用时,如果内存的空间足够,软引用就能继续被使用,而不会被垃圾回收器回收,只有在内存不足时,软引用才会被垃圾回收器回收。(软引用可用来实现内存敏感的高速缓存,比如网页缓存、图片缓存等。使用软引用能防止内存泄露,增强程序的健壮性)
弱引用????: 具有弱引用的对象拥有的生命周期更短暂。因为当 JVM 进行垃圾回收,一旦发现弱引用对象,无论当前内存空间是否充足,都会将弱引用回收。不过由于垃圾回收器是一个优先级较低的线程,所以并不一定能迅速发现弱引用对象
虚引用????: 虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用,那么它就和没有任何引用一样,在任何时候都可能被垃圾回收器回收。虚引用必须和引用队列(ReferenceQueue)联合使用。当垃圾回收器准备回收一个对象时,如果发现它还有虚引用,就会在回收对象的内存之前,把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。(注意哦,其它引用是被JVM回收后才被传入ReferenceQueue中的。由于这个机制,所以虚引用大多被用于引用销毁前的处理工作。可以使用在对象销毁前的一些操作,比如说资源释放等。)
通常ThreadLocalMap的生命周期跟Thread(注意线程池中的Thread)一样长,如果没有手动删除对应key(线程使用结束归还给线程池了,其中的KV不再被使用但又不会GC回收,可认为是内存泄漏),一定会导致内存泄漏,但是使用弱引用可以多一层保障:弱引用ThreadLocal会被GC回收,不会内存泄漏,对应的value在下一次ThreadLocalMap调用set,get,remove的时候会被清除,Java8已经做了上面的代码优化。
到此,关于“Java中ThreadLocal类怎么使用”的学习就结束了,希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习,快去试试吧!若想继续学习更多相关知识,请继续关注亿速云网站,小编会继续努力为大家带来更多实用的文章!
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