Java並發編程：深入剖析ThreadLocal （總結）

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問答形式總結： 1、 ThreadLocal類的作用

　　ThreadLocal的作用是提供線程內的局部變數，這種變數在多線程環境下訪問時能夠保證各個線程裡變數的獨立性。

　　ThreadLocal用於儲存某個線程共用變數：對於同一個static ThreadLocal，不同線程只能從中get，set，remove自己的變數，而不會影響其他線程的變數。

　　1、ThreadLocal.get: 擷取ThreadLocal中當前線程共用變數的值。

　　2、ThreadLocal.set: 設定ThreadLocal中當前線程共用變數的值。

　　3、ThreadLocal.remove: 移除ThreadLocal中當前線程共用變數的值。

　　4、ThreadLocal.initialValue: ThreadLocal沒有被當前線程賦值時或當前線程剛調用remove方法後調用get方法，返回此方法值。

 

2、 ThreadLocal原理，ThreadLocal是如何?的？

　     首先，在每個線程Thread內部有一個ThreadLocal.ThreadLocalMap類型的成員變數threadLocals，這個threadLocals就是用來儲存實際的變數副本的，索引值為當前ThreadLocal變數，value為變數副本（即T類型的變數）。

　　初始時，在Thread裡面，threadLocals為空白，當通過ThreadLocal變數調用get()方法或者set()方法，就會對Thread類中的threadLocals進行初始化，並且以當前ThreadLocal變數為索引值，以ThreadLocal要儲存的副本變數為value，存到threadLocals。

　　然後在當前線程裡面，如果要使用副本變數，就可以通過get方法在threadLocals裡面尋找。

       總結一下：

　　1）實際的通過ThreadLocal建立的副本是儲存在每個線程自己的threadLocals中的；

　　2）為何threadLocals的類型ThreadLocalMap的索引值為ThreadLocal對象，因為每個線程中可有多個threadLocal變數，就像上面代碼中的longLocal和stringLocal；

　　3）在進行get之前，必須先set，否則會報null 指標異常；

　　    如果想在get之前不需要調用set就能正常訪問的話，必須重寫initialValue()方法。

　　　 因為在上面的程式碼分析過程中，我們發現如果沒有先set的話，即在map中尋找不到對應的儲存，則會通過調用setInitialValue方法返回i，而在setInitialValue方法中，有一個語句是T value = initialValue()， 而預設情況下，initialValue方法返回的是null。

3、 ThreadLocal的使用情境

最常見的ThreadLocal使用情境為 用來解決 資料庫連接、Session管理等。

　　如：

private static ThreadLocal<Connection> connectionHolder = new ThreadLocal<Connection>() {    public Connection initialValue() {        return DriverManager.getConnection(DB_URL);    }};     public static Connection getConnection() {    return connectionHolder.get();   }

　下面這段代碼摘自：

　　http://www.iteye.com/topic/103804

private static final ThreadLocal threadSession = new ThreadLocal(); public static Session getSession() throws InfrastructureException {    Session s = (Session) threadSession.get();    try {        if (s == null) {            s = getSessionFactory().openSession();            threadSession.set(s);        }    } catch (HibernateException ex) {        throw new InfrastructureException(ex);    }    return s;}

 

4、 常說的ThreadLocal記憶體流失問題：

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> { /** The value associated with this ThreadLocal. */ Object value;   Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {    super(k);    value = v;   } }

 

        從上面源碼可以看出，ThreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作為Entry的key，如果一個ThreadLocal沒有外部強引用來引用它，下一次系統GC時，這個ThreadLocal必然會被回收，這樣一來，ThreadLocalMap中就會出現key為null的Entry，就沒有辦法訪問這些key為null的Entry的value。

        我們上面介紹的get、set、remove等方法中，都會對key為null的Entry進行清除（expungeStaleEntry方法，將Entry的value清空，等下一次記憶體回收時，這些Entry將會被徹底回收）。

        但是如果當前線程一直在運行，並且一直不執行get、set、remove方法，這些key為null的Entry的value就會一直存在一條強引用練：Thread Ref -> Thread -> ThreadLocalMap -> Entry -> value，導致這些key為null的Entry的value永遠無法回收，造成記憶體流失。  

   如何避免記憶體流失？

    為了避免這種情況，我們可以在使用完ThreadLocal後，手動調用remove方法，以避免出現記憶體流失。

 

5、其他總結

總結：

1. 每個線程都有一個ThreadLocalMap 類型的 threadLocals 屬性。
2. ThreadLocalMap 類相當於一個Map，key 是 ThreadLocal 本身，value 就是我們的值。
3. 當我們通過 threadLocal.set(new Integer(123)); ，我們就會在這個線程中的 threadLocals 屬性中放入一個索引值對，key 是 這個 threadLocal.set(new Integer(123))的threadlocal，value 就是值new Integer(123)。
4. 當我們通過 threadlocal.get() 方法的時候，首先會根據這個線程得到這個線程的 threadLocals 屬性，然後由於這個屬性放的是索引值對，我們就可以根據鍵 threadlocal 拿到值。 注意，這時候這個鍵 threadlocal 和 我們 set 方法的時候的那個鍵 threadlocal 是一樣的，所以我們能夠拿到相同的值。
5. ThreadLocalMap 的get/set/remove方法跟HashMap的內部實現都基本一樣，通過 "key.threadLocalHashCode & (table.length - 1)" 運算式計算得到我們想要找的索引位置，如果該索引位置的索引值對不是我們要找的，則通過nextIndex方法計算下一個索引位置，直到找到目標索引值對或者為空白。
6. hash衝突：在HashMap中相同索引位置的元素以鏈表形式儲存在同一個索引位置；而在ThreadLocalMap中，沒有使用鏈表的資料結構，而是將（當前的索引位置+1）對length模數的結果作為相同索引元素的位置：源碼中的nextIndex方法，可以表達成如下公式：如果i為當前索引位置，則下一個索引位置 = (i + 1 < len) ? i + 1 : 0。

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參考文章：1、 Java並發：ThreadLocal詳解 （JoonWhee）

2、Java並發編程：深入剖析ThreadLocal （海子）

 

 

Java並發編程：深入剖析ThreadLocal （總結）