JUC(三)ThreadLocal

ThreadLocal

使用场景

• 每个线程需要一个独享的对象（通常是工具类，典型的类有 SimpleDateFormat 和 Random） ,要重写initialValue()方法
• 每个线程内需要保存全局变量（例如在连接器中获取用户信息），可以让不同方法直接使用，避免参数传递的麻烦。这些信息在同一个线程内相同，但是在不同的线程内是不同的，所以不能使用 static 方法来解决。使用 ConcurrentHashMap，synchronized 等会对性能有影响。不需要重写initialValue()方法，但是要手动调用set()方法

当ThreadLocal中的对象初始化的时机由我们控制，不受外界干扰，就选择场景一，而对象初始化的时机受外界影响，如拦截器里生成的用户信息，则选择场景二，但究其本质，源码中都是调用map.set方法设置值

使用ThreadLocal的好处

• 达到线程安全
• 不需要加锁，执行效率高
• 更高效的利用内存，节省开销
• 免去传参的繁琐，降低代码的耦合

Thread,ThreadLocalMap,ThreadLocal辨析

• 每一个Thread实例里都有一个ThreadLocalMap属性,名称叫ThreadLocals,初始值是null,访问的时候如果是null,就会创建对象.一个Thread实例维护一个ThreadLocalMap对象.
• ThreadLocalMap实例里维护的是一个或者多个Map<k,v>,存放ThreadLocal实例

ThreadLocal常用方法

initialValue()

• 该方法会返回当前线程对应的初始值，这是一个延迟加载的方法，只有在调用get的时候才会触发
• 如果get之前，线程使用了set()方法，在这种情况下，initialValue()不会触发
• 通常每个线程只调用一次initialValue()方法，但如果调用了remove()后，再调用get会再次触发

• 如果不重写本方法，这个方法会返回null，一般以匿名内部类来重写
  public T get() {
  Thread t = Thread.currentThread();
  ThreadLocalMap map = getMap(t);

  //获取到了值直接返回resule
  if (map != null) {
  ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
  if (e != null) {
  @SuppressWarnings("unchecked")
  T result = (T)e.value;
  return result;
  }
  }
  //没有获取到才会进行初始化
  return setInitialValue();
  }
  ​
  private T setInitialValue() {
  //获取initialValue生成的值，并在后续操作中进行set，最后将值返回
  T value = initialValue();
  Thread t = Thread.currentThread();
  ThreadLocalMap map = getMap(t);
  if (map != null)
  map.set(this, value);
  else
  createMap(t, value);
  return value;
  }
  ​
  public void remove() {
  ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
  if (m != null)
  m.remove(this);
  }

get()

• get()方法是先取出当前线程的ThreadLocalMap，然后调用map.getEntry方法，把本ThreadLocal的引用作为参数传入，去除map中属于本ThreadLocal的Value
• 注意这个map是保存再Thread中的而不是保存在ThreadLocal中的

set()

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

remove()

• 只删掉一个ThreadLocal，而不是删除ThreadLocalMap

ThreadLocalMap

ThreadLocalMap是Thread类里面的变量，里面最重要的是一个键值对数组Entry[] table,可以认为是一个map，键值对：键是ThreadLocal，值就是我们需要的成员变量

弱引用和阿里规约

每个thread中都存在一个map, map的类型是ThreadLocal.ThreadLocalMap.

Map中的key为一个threadlocal实例. 这个Map的确使用了弱引用,不过弱引用只是针对key.

每个key都弱引用指向threadlocal，在对键值对赋值的时候，调用super(key),而父类就是WeakReference

所以当把threadlocal实例置为null以后,没有任何强引用指向threadlocal实例,所以threadlocal就可以顺利被gc回收

依然出现的内存泄露问题

虽然上述的弱引用解决了key，也就是线程的ThreadLocal能及时被回收，但是value却依然存在内存泄漏的问题。

当把threadlocal实例置为null以后,没有任何强引用指向threadlocal实例,所以threadlocal将会被gc回收.

map里面的value却没有被回收.而这块value永远不会被访问到了. 所以存在着内存泄露,

因为存在一条从current thread连接过来的强引用

只有当前thread结束以后, current thread就不会存在栈中,强引用断开, Current Thread, Map, value将全部被GC回收（但在线程池中，线程很难被回收）

解决方法（阿里规约）

Java为了最小化减少内存泄露的可能性和影响，在ThreadLocal的remove,set的时候都会清除线程Map里所有key为null的value。

但最怕的情况就是： threadLocal对象设null了，开始发生“内存泄露”，然后使用线程池，这个线程结束，线程放回线程池中不销毁，这个线程一直不被使用，或者分配使用了又不再调用get,set方法，那么这个期间就会发生真正的内存泄露。

所以当线程的某个localThread使用完了，马上调用threadlocal的remove方法，就是所谓阿里规约

ThreadLocal的空指针异常问题

public class ThreadLocalNPE {
​
ThreadLocal<Long> longThreadLocal = new ThreadLocal<>();
​
public void set() {
longThreadLocal.set(Thread.currentThread().getId());
}
//当get前面的是long，就会报空指针异常
public Long get() {
return longThreadLocal.get();
}
​
public static void main(String[] args) {
​
ThreadLocalNPE threadLocalNPE = new ThreadLocalNPE();
​
//如果get方法返回值为基本类型，则会报空指针异常，如果是包装类型就不会出错
System.out.println(threadLocalNPE.get());
​
Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
threadLocalNPE.set();
System.out.println(threadLocalNPE.get());
}
});
thread1.start();
}
}

如果get方法返回值为基本类型，则会报空指针异常，如果是包装类型就不会出错。这是因为基本类型和包装类型存在装箱和拆箱的关系，造成空指针问题的原因在于使用者。

共享对象问题

如果在每个线程中ThreadLocal.set()进去的东西本来就是多个线程共享的同一对象，比如static对象，那么多个线程调用ThreadLocal.get()获取的内容还是同一个对象，还是会发生线程安全问题。

优先使用框架的支持，而不是自己创造

例如在Spring框架中，如果可以使用RequestContextHolder，那么就不需要自己维护ThreadLocal，因为自己可能会忘记调用remove()方法等，造成内存泄漏。