Java中ThreadLocal的原理是什么及怎么使用
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用法
隔离各个线程间的数据
避免线程内每个方法都进行传参,线程内的所有方法都可以直接获取到
ThreadLocal
中管理的对象。
package com.example.test1.service; import org.springframework.scheduling.annotation.Async; import org.springframework.stereotype.Component; import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Date; @Component public class AsyncTest { // 使用threadlocal管理 private static final ThreadLocaldateFormatLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd")); // 不用threadlocal进行管理,用于对比 SimpleDateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat(); // 线程名称以task开头 @Async("taskExecutor") public void formatDateSync(String format, Date date) throws InterruptedException { SimpleDateFormat simpleDateFormat = dateFormatLocal.get(); simpleDateFormat.applyPattern(format); // 所有方法都可以直接使用这个变量,而不用根据形参传入 doSomething(); Thread.sleep(1000); System.out.println("sync " + Thread.currentThread().getName() + " | " + simpleDateFormat.format(date)); // 线程执行完毕,清除数据 dateFormatLocal.remove(); } // 线程名称以task2开头 @Async("taskExecutor2") public void formatDate(String format, Date date) throws InterruptedException { dateFormat.applyPattern(format); Thread.sleep(1000); System.out.println("normal " + Thread.currentThread().getName() + " | " + dateFormat.format(date)); } }
使用junit
进行测试:
@Test void test2() throws InterruptedException { for(int index = 1; index <= 10; ++index){ String format = index + "-yyyy-MM-dd"; Date time = new Date(); asyncTest.formatDate(format, time); } for(int index = 1; index <= 10; ++index){ String format = index + "-yyyy-MM-dd"; Date time = new Date(); asyncTest.formatDateSync(format, time); } }
结果如下,可以看到没有被 ThreadLocal
管理的变量已经无法匹配正确的format。
sync task--10 | 10-2023-04-11
sync task--9 | 9-2023-04-11
normal task2-3 | 2-2023-04-11
normal task2-5 | 2-2023-04-11
normal task2-10 | 2-2023-04-11
normal task2-6 | 2-2023-04-11
sync task--1 | 1-2023-04-11
normal task2-7 | 2-2023-04-11
normal task2-8 | 2-2023-04-11
normal task2-9 | 2-2023-04-11
sync task--6 | 6-2023-04-11
sync task--3 | 3-2023-04-11
sync task--2 | 2-2023-04-11
sync task--7 | 7-2023-04-11
sync task--4 | 4-2023-04-11
sync task--8 | 8-2023-04-11
normal task2-4 | 2-2023-04-11
normal task2-1 | 2-2023-04-11
sync task--5 | 5-2023-04-11
normal task2-2 | 2-2023-04-11
实现原理
从ThreadLocal
中获取数据的过程:
先获取对应的线程。
通过 getMap(t)
拿到线程中的 ThreadLocalMap
ThreadLocalMap
是一个重新实现的散列表,基于两个元素实现散列:
用户定义的
ThreadLocal
对象,例如:dateFormatLocal
。封装了
value
的Entry
对象。
通过map.getEntry(this)
方法,根据当前的 threadlocal
对象在散列表中获得对应的Entry
如果是第一次使用get()
, 则使用 setInitialValue()
调用用户重写的initialValue()
方法创建map并使用用户指定的值初始化。
在这种设计方式下,线程死去的时候,线程共享变量ThreadLocalMap
会被销毁。
public T get() { Thread t = Thread.currentThread(); ThreadLocalMap map = getMap(t); if (map != null) { ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this); if (e != null) { @SuppressWarnings("unchecked") T result = (T)e.value; return result; } } return setInitialValue(); }
注意 Entry
对象是弱引用:
static class Entry extends WeakReference> { /** The value associated with this ThreadLocal. */ Object value; // k: ThreadLocal, v: value Entry(ThreadLocal> k, Object v) { super(k); value = v; } }
弱引用的常见用法是:
WeakReferenceweakReference = new WeakReference<>(new RoleDTO());
因此,在Entry
中,k
代表ThreadLocal
对象,它是弱引用。v代表ThreadLocal
管理的那个value
,是强引用。
内存泄漏
内存泄漏是指无用对象(不再使用的对象)持续占有内存或无用对象的内存得不到及时释放,从而造成内存空间的浪费称为内存泄漏。随着垃圾回收器活动的增加以及内存占用的不断增加,程序性能会逐渐表现出来下降,极端情况下,会引发OutOfMemoryError
导致程序崩溃。
内存泄漏问题主要在线程池中出现,因为线程池中的线程是不断执行的,从任务队列中不断获取新的任务执行。但是任务中可能有ThreadLocal
对象,这些对象的ThreadLocal
会保存在线程的ThreadLocalMap
中,因此ThreadLocalMap
会越来越大。
但是ThreadLocal
是由任务(worker)传入的,一个任务执行结束后,对应的ThreadLocal
对象会被销毁。线程中的关系是: Thread -> ThreadLoalMap -> Entry
。ThreadLocal
由于是弱引用会,在GC的时候会被销毁,这会导致 ThreadLoalMap
中存在Entry
。
使用remove()
由于线程池中的线程一直在运行,如果不对ThreadLoalMap
进行清理,那Entry
会一直占用内存。remove()
方法会清除key==null
的Entry
。
使用static修饰
将ThreadLocal
设置成static
可以避免一个线程类多次传入线程池后重复创建Entry
。例如,有一个用户定义的线程
public class Test implements Runnable{ private static ThreadLocallocal = new ThreadLocal<>(); @Override public void run() { // do something } }
使用线程池处理10个任务。那么线程池中每个用来处理任务的线程的Thread.ThreadLocalMap
中都会保存一个Entry
,由于添加了static
关键字,所有每个线程中的Entry
中的local
变量引用的都是同一个变量。这时就算发生内存泄漏,所有的Test类也只有一个local
对象,不会导致内存占用过多。
@Test void contextLoads() { Runnable runnable = () -> { System.out.println(Thread.currentThread().getName()); }; for(int index = 1; index <= 10; ++index){ taskExecutor2.submit(new com.example.test1.service.Test()); } }
到此,关于“Java中ThreadLocal的原理是什么及怎么使用”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,请继续关注创新互联网站,小编会继续努力为大家带来更多实用的文章!
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