Java并发成神之路-精通JUC并发工具十八般武艺——ThreadLocal(二)

发表于 2021-11-28 更新于 2023-02-27 分类于多线程本文字数： 2.8k 阅读时长 ≈ 5 分钟

两大使用场景——ThreadLocal的用途

场景1：每个线程需要一个独享的对象（通常是工具类，典型需要使用的类有SimpleDateFormat和Random）

SimpleDateFormat为线程不安全的，如果在方法中每次都创建一个SimpleDateFormat对象
如果访问量较高，会导致格式化出来的时间有部分是重复的
可以通过使用ThreadLocal，针对每一个线程创建一个SimpleDateFormat对象，这样同一个线程的不同任务是排队进行的，不同线程使用的是不同的对象，就可以解决并发问题
场景2：每个线程内需要保存全局变量（例如在拦截器中获取用户信息，可以让不同方法直接使用，避免参数传递的麻烦）

假设当前用户信息需要被线程内所有方法共享，一个比较繁琐的解决发难就是把user作为阐述层层传递，从方法1到方法2到方法3，以次类推，但是这样做代码冗余，且不利于维护
使用ThreadLocal，当前线程中公共变量，可以在当前线程中的任何一个方法中调用获取相应的变量值

场景一：initialValue

在ThreadLocal第一个get的时候，把对象给初始化出来，对象的初始化时机可以由我们控制
场景二：set

如果需要保存到ThreadLocal里面的对象的生产时机不由我们随意控制，例如拦截器生成的用户信息，用ThreadLocal.set()直接放到我们的ThreadLocal中去，以便后续使用

达到线程安全的目的
不需要加锁，提高执行效率
更高效的利用内存、节省开销：相比于每一个任务都新建一个SimpleDateFormat，显然用ThreadLocal可以节省内存和开销
免去传参的繁琐：无论是场景一的工具类，还是场景二的用户名，都可以在任何地方直接通过ThreadLocal拿到，再也不需要每次都传同样的参数，ThreadLocal使得代码耦合度更低，更优雅

T 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，只有再调用get()的时候，才会触发
当线程第一个吃用get()方法访问变量时，将调用此方法，除非线程先调用了set()方法，在这种情况下，不会为线程调用本initialValue()方法
通常每个线程最调用一次此方法，但如果已经调用了remove()，再调用get()，则可以再次调用此方法
如果不重写本方法，这个放回就会返回null，一般使用匿名内部类的方法来重写initialValue()方法，以便再后续使用中，可以初始化副本对象
该方法没有默认实现，如果我们需要到该方法，需要自己实现，通常使用匿名内部类的方式
void set(T t)

为这个线程设置一个新值
T get()

得到这个线程对应的value，如果是首次调用get()（没有调用set()方法直接调用get()），则会调用initialValue()方法获取这个值
get()方法是先取出当前线程的ThreadLocalMap，然后调用map.getEntry方法，把本ThreadLocal的引用作为参数传进去，取出map中属于本ThreadLocal的value
注意，这个map以及map中的key和value都是保存再线程中的，而不是保存再ThreadLocal中的
void remove()

删除对应这个线程的值

ThreadLocalMap类是每个线程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：这个ThreadLocal
- 值：实际需要的成员变量，比如user或者SimpleDateFormat对象
当发现hash冲突的时候，ThreadLocalMap采用的是线性探测法，也就是如果发生冲突，就继续找下一个空位置，而不是采用链表拉链

什么是内存泄漏：某个对象不再有用，但是占用的内存却不能被回收
key的泄漏：ThreadLocalMap中的Entry继承自WeakReference，是弱引用
- 弱引用的特点是，如果这个对象只被弱引用关联（没有任何强引用关联），那么这个对象就可以被回收，所以弱引用不会阻止GC
value的泄漏
- ThreadLocalMap的每个Entry都是一个对key的弱引用，同时，每个Entry都包含了一个对value的强引用
- 正常情况下，当线程终止，保存再ThreadLocal里面的value会被垃圾回收，因为没有任何强引用了
- 但是如果线程不终止（比如线程需要保持很久，使用线程池的场景，线程一直被重复使用），那么key对应的value就不能被回收，因为又以下的调用链：
  - Thread -> ThreadLocalMap -> Entry(key为null) -> value
- 因为value和Thread之间还存在这个强引用链路，所以导致value无法回收，就可能出现OOM
- JDK已经考虑到了这个问题，多以在set，remove，rehash方法中会扫描key为null的Entry，并把相应的value设置成null，这样value对象就可以被回收
- 但是如果一个ThreadLocal不被使用，那么实际上set,remove,rehash方法也不会被调用到，如果同时线程又不停止，那么调用链就一直存在，那么就导致了value的内存泄漏

如果每个线程中ThreadLocal.set()进去的东西本来就是多个线程共享的同一个对象，比如static对象，那么多个线程的ThreadLocal.get()取的还是这个共享对象本身，还是会有并发访问的问题

例如spring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，造成内存泄漏