线程私有变量ThreadLocal详解
本文已收录至Github,推荐阅读 👉 Java随想录
烈火试真金,逆境试强者。——塞内加
文章目录
- 什么是ThreadLocal
- ThreadLocal 原理
- set()方法
- get()方法
- remove()方法
- ThreadLocal 的Hash算法
- ThreadLocal 1.7和1.8的区别
- ThreadLocal 的问题
- ThreadLocal 内存泄露问题
- 为什么使用弱引用而不是强引用?
- ThreadLocal 父子线程继承
什么是ThreadLocal
首先看下ThreadLocal的使用示例:
public class ThreadLocalTest {private static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();public static void main(String[] args) {Thread thread1 = new Thread(() -> {threadLocal.set("本地变量1");print("thread1");System.out.println("线程1的本地变量的值为:"+threadLocal.get());});Thread thread2 = new Thread(() -> {threadLocal.set("本地变量2");print("thread2");System.out.println("线程2的本地变量的值为:"+threadLocal.get());});thread1.start();thread2.start();}public static void print(String s){System.out.println(s+":"+threadLocal.get());}
执行结果如下
我们从 Thread
类讲起,在 Thread
类中有维护两个 ThreadLocal.ThreadLocalMap
对象,分别是:threadLocals
和inheritableThreadLocals
。
/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained* by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;/** InheritableThreadLocal values pertaining to this thread. This map is* maintained by the InheritableThreadLocal class.*/
ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;
初始它们都为 null,只有在调用 ThreadLocal
类的 set 或 get 时才创建它们。ThreadLocalMap可以理解为线程私有的HashMap。
ThreadLoalMap是ThreadLocal中的一个静态内部类,类似HashMap的数据结构,但并没有实现Map接口。
ThreadLoalMap中初始化了一个大小16的Entry数组,Entry对象用来保存每一个key-value键值对。key是ThreadLocal对象。
Entry用来保存数据 ,而且还是继承的弱引用。在Entry内部使用ThreadLocal作为key,使用我们设置的value作为value。
ThreadLocal 原理
set()方法
当我们调用 ThreadLocal 的 set()
方法时实际是调用了当前线程的 ThreadLocalMap 的 set() 方法。ThreadLocal 的 set() 方法中,会进一步调用Thread.currentThread()
获得当前线程对象 ,然后获取到当前线程对象的ThreadLocal,判断是不是为空,为空就先调用creadMap()
创建再set(value)
创建 ThreadLocalMap 对象并添加变量。不为空就直接set(value)
。
这种保证线程安全的方式称为线程封闭
。线程只能看到自己的ThreadLocal变量。线程之间是互相隔离的。
get()方法
其中get()方法用来获取与当前线程关联的ThreadLocal的值,如果当前线程没有该ThreadLocal的值,则调用initialValue函数获取初始值返回,所以一般我们使用时需要继承该函数,给出初始值(不重写的话默认返回Null)。
主要有以下几步:
- 获取当前的Thread对象,通过getMap获取Thread内的ThreadLocalMap
- 如果map已经存在,以当前的ThreadLocal为键,获取Entry对象,并从从Entry中取出值
- 否则,调用setInitialValue进行初始化。
/*** Returns the value in the current thread's copy of this* thread-local variable. If the variable has no value for the* current thread, it is first initialized to the value returned* by an invocation of the {@link #initialValue} method.** @return the current thread's value of this thread-local*/
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();
}
我们可以重写initialValue()
,设置初始值。
private static final ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<Integer>(){@Overrideprotected Integer initialValue() {return Integer.valueOf(0);}}
remove()方法
最后一个需要探究的就是remove方法,它用于在map中移除一个不用的Entry。也是先计算出hash值,若是第一次没有命中,就循环直到null,在此过程中也会调用expungeStaleEntry清除空key节点。代码如下:
public void remove() {ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());if (m != null)m.remove(this);
}/*** Remove the entry for key.*/
private void remove(ThreadLocal<?> key) {Entry[] tab = table;int len = tab.length;int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);for (Entry e = tab[i];e != null;e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {if (e.get() == key) {e.clear();expungeStaleEntry(i);return;}}
}
实际上 ThreadLocalMap 中使用的 key 为 ThreadLocal 的弱引用,弱引用的特点是,如果这个对象只存在弱引用,那么在下一次垃圾回收的时候必然会被清理掉。
所以如果 ThreadLocal 没有被外部强引用的情况下,在垃圾回收的时候会被清理掉的,这样一来 ThreadLocalMap中使用这个 ThreadLocal 的 key 也会被清理掉。但是,value 是强引用,不会被清理,这样一来就会出现 key 为 null 的 value。出现内存泄漏的问题。
在执行 ThreadLocal 的 set、remove、rehash 等方法时,它都会扫描 key 为 null 的 Entry,如果发现某个 Entry 的 key 为 null,则代表它所对应的 value 也没有作用了,所以它就会把对应的 value 置为 null,这样,value 对象就可以被正常回收了。但是假设 ThreadLocal 已经不被使用了,那么实际上 set、remove、rehash 方法也不会被调用,与此同时,如果这个线程又一直存活、不终止的话,那么刚才的那个调用链就一直存在,也就导致了 value 的内存泄漏。
ThreadLocal 的Hash算法
ThreadLocalMap
类似HashMap,它有自己的Hash算法。
private final int threadLocalHashCode = nextHashCode();private static final int HASH_INCREMENT = 0x61c88647;private static int nextHashCode() {return nextHashCode.getAndAdd(HASH_INCREMENT);
}public final int getAndAdd(int delta) {return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta);
}
HASH_INCREMENT
这个数字被称为斐波那契数 也叫 黄金分割数,带来的好处就是 hash
分布非常均匀。
每当创建一个ThreadLocal
对象,这个ThreadLocal.nextHashCode
这个值就会增长 0x61c88647
。
讲到Hash就会涉及到Hash冲突,跟HashMap通过链地址法不同的是,ThreadLocal是通过线性探测法/开放地址法来解决hash冲突。
ThreadLocal 1.7和1.8的区别
ThreadLocal 1.7版本的时候,entry对象的key是Thread。
1.8版本entry的key是ThreadLocal。
1.8版本的好处 :当Thread销毁的时候,ThreadLocalMap也会随之销毁,减少内存的使用。因为ThreadLocalMap是在Thread里面的,所以只要Thread消失了,那ThreadLocalMap就不复存在了。
ThreadLocal 的问题
ThreadLocal 内存泄露问题
在 ThreadLocalMap 中的 Entry 的 key 是对 ThreadLocal 的 WeakReference
弱引用,而 value 是强引用。当 ThreadLocalMap 的某 ThreadLocal 对象只被弱引用,GC 发生时该对象会被清理,此时 key 为 null,但 value 为强引用不会被清理。此时 value 将访问不到也不被清理掉就可能会导致内存泄漏。
注意构造函数里的第一行代码super(k),这意味着ThreadLocal对象是一个弱引用
/*** The entries in this hash map extend WeakReference, using* its main ref field as the key (which is always a* ThreadLocal object). Note that null keys (i.e. entry.get()* == null) mean that the key is no longer referenced, so the* entry can be expunged from table. Such entries are referred to* as "stale entries" in the code that follows.*/
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {/** The value associated with this ThreadLocal. */Object value;Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {super(k);value = v;}
}
因此我们使用完 ThreadLocal 后最好手动调用 remove()
方法。但其实在 ThreadLocalMap 的实现中以及考虑到这种情况,因此在调用 set()
、get()
、remove()
方法时,会清理 key 为 null 的记录。
为什么使用弱引用而不是强引用?
为什么采用了弱引用的实现而不是强引用呢?
注释上有这么一段话:为了协助处理数据比较大并且生命周期比较长的场景,hash table的条目使用了WeakReference作为key。
所以,弱引用反而是为了解决内存存储问题而专门使用的。
实际上,采用弱引用反而多了一层保障,ThreadLocal被清理后key为null,对应的value在下一次ThreadLocalMap调用set、get,就算忘记调用 remove 方法,弱引用比强引用可以多一层保障。
所以,内存泄露的根本原因是是否手动清除操作,而不是弱引用。
ThreadLocal 父子线程继承
异步场景下无法给子线程共享父线程的线程副本数据,可以通过 InheritableThreadLocal
类解决这个问题。
它的原理就是子线程是通过在父线程中调用 new Thread()
创建的,在 Thread 的构造方法中调用了 Thread的init
方法,在 init
方法中父线程数据会复制到子线程(ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
)。
代码示例:
public class InheritableThreadLocalDemo {public static void main(String[] args) {ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();ThreadLocal<String> inheritableThreadLocal = new InheritableThreadLocal<>();threadLocal.set("父类数据:threadLocal");inheritableThreadLocal.set("父类数据:inheritableThreadLocal");new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("子线程获取父类threadLocal数据:" + threadLocal.get());System.out.println("子线程获取父类inheritableThreadLocal数据:" +inheritableThreadLocal.get());}}).start();}
}
但是我们做异步处理都是使用线程池,线程池会复用线程会导致问题出现。我们可以使用阿里巴巴的TTL解决这个问题。
https://github.com/alibaba/transmittable-thread-local
如果本篇博客有任何错误和建议,欢迎给我留言指正。文章持续更新,可以关注公众号第一时间阅读。
相关文章:

线程私有变量ThreadLocal详解
本文已收录至Github,推荐阅读 👉 Java随想录 烈火试真金,逆境试强者。——塞内加 文章目录什么是ThreadLocalThreadLocal 原理set()方法get()方法remove()方法ThreadLocal 的Hash算法ThreadLocal 1.7和1.8的区别ThreadLocal 的问题ThreadLoca…...
如何保证数据库和缓存双写一致性
前言 数据库和缓存(比如:redis)双写数据一致性问题,是一个跟开发语言无关的公共问题。尤其在高并发的场景下,这个问题变得更加严重。 我很负责的告诉大家,该问题无论在面试,还是工作中遇到的概率非常大,所以非常有必要跟大家一起探讨一下。 今天这篇文章我会从浅入深,…...

一文搞懂:JS严格模式“use strict”
什么是JS的严格模式 JS严格模式概念是在ES5中引入的,在此模式下,JS对语法的要求会变的严格,某些不太严谨的代码在严格模式下将不能运行。 如何启用严格模式 只需要JS代码的起始添加 "use strict"即可。如: "use…...

Linux的ACL(扩展权限)规划:setfacl、getfacl
目录 什么是ACL与如何支持启动ACL ACL设置技巧:getfacl、setfacl getfacl命令用法 setfacl命令用法 最简单的【u:账号:权限】设置 使用默认权限设置目录未来文件的ACL权限继承 什么是ACL与如何支持启动ACL ACL是Access Control List的…...

HTML预格式化文本pre标签
文章目录参考white-spaceword-breakfont-family参考 https://blog.csdn.net/weixin_44368963/article/details/120054949 https://www.zhangxinxu.com/wordpress/2017/03/css-font-family-chinese-english/ pre 元素可定义预格式化的文本。被包围在 pre 元素中的文本通常会保留…...
基于机器学习的心脏病预测方法(11)——梯度提升机(GBM)
一、梯度提升机介绍 GBM(Gradient Boosting Machine)算法是Boosting(提升)算法的一种。主要思想是,串行地生成多个弱学习器,每个弱学习器的目标是拟合先前累加模型的损失函数的负梯度, 使加上该弱学习器后的累积模型损失往负梯度的方向减少。 且它用不同的权重将基学习器…...

Linux多版本python切换以及多版本pip对应 (cloud studio Ubuntu16.04)
linux && cloud studio && Ubuntu16.04 简单解决多版本python切换以及多版本pip对应问题 1.python2切换成python 多版本python: 更改前先查看版本号 $ python -V Python 2.7.12 $ python2 -V Python 2.7.12 $ python3 -V Python 3.5.2 通过下面的命令看到py…...

【并发编程】LockSupport源码详解
目录 一、前言 1.1 简介 1.2 为什么说LockSupport是Java并发的基石? 二、LockSupport的用途 2.1 LockSupport的主要方法 2.2 使用案例 2.3 总结 三、LockSupport 源码分析 3.1 学习原理前的前置知识 3.1.1 Unsafe.park()和Unsafe.unpark() 3.1.2wait和notify/notify…...

元宇宙之声:新鸿基公司
在本期节目中,新鸿基团队讲述了他们在农历新年季中展示的元宇宙最新创作! 为什么将体验命名为「乘风启航」?什么是 「Scallywag」? 香港专业离岸帆船队新鸿基 Scallywag 队由新鸿基公司赞助,其团队精神与公司的精神相呼…...

Linux中定时监控Tomcat服务器进程并在进程结束时重启Tomcat服务器
目录一、问题二、解决方法1、创建定时任务文件2、修改Tomcat的部分文件3、添加系统的定时调度4、执行monitor.sh文件5、查看脚本执行的日志文件一、问题 当我们的Tomcat配置完成后投入使用后,在用户使用一定时间后,Tomcat可能会出现一些问题导致进程结束…...

快速部署私有云笔记,免费享受多端同步
一、老Q笔记之一路坎坷 市面上的笔记软件非常多,有些是本地编辑功能特别强大但是不支持云同步,有些是支持上云但是编辑功能不够完善。选择一款合适的云笔记软件,无疑能让我们工、学习的时候更加顺心、顺手。 这么多年来老Q使用过很多云笔记…...
python生成 2048位随机质数 Miller-Rabin质数测试算法
Miller-Rabin质数测试算法是一种基于随机化的算法,用于判断一个数是否为质数。该算法具有高效性和强健性,通常被用于加密算法中生成大素数。 该算法基于以下两个事实:对于质数ppp和任意整数aaa,有ap−1≡1(modp)a^{p-1} \equiv 1…...
♡ — MySQL 查询缓存
MySQL 查询缓存 执行查询语句的时候,会先查询缓存。MySQL 8.0 版本后移除,因为这个功能不太实用。 my.cnf 加入以下配置,重启 MySQL 开启查询缓存: query_cache_type1 query_cache_size600000MySQL 执行以下命令也可以开启查询缓…...

死锁检测组件 -- 使用hook检测死锁
目录 hook hook是什么 dlsym()函数 hook的实现步骤 加入hook的demo C/CLinux服务器开发/后台架构师【零声教育】-学习视频教程-腾讯课堂 hook hook可以把系统或第三方库提供的函数,替换成我们写的同名函数。会调用我们实现的函数。 hook是什么 hook提供了两…...

第2集丨Java中的数据类型汇总
目录一、数据类型分类二、基本数据类型取值范围数据类型的转换byte和char的关系三、包装类一、数据类型分类 二、基本数据类型 取值范围 比特(bit位) : 数据运算得最小存储单位字节(byte) : 数据最小存储单位bit和byte可以互相转换得,1 byte 8 bit位默认情况下&am…...

【基础篇】7 # 队列:队列在线程池等有限资源池中的应用
说明 【数据结构与算法之美】专栏学习笔记 什么是队列? 队列是一种操作受限的线性表数据结构,特点是先进先出,最基本的操作有:入队 enqueue(),放一个数据到队列尾部;出队 dequeue(),从队列头…...

matlab进行双目标定获取双目参数并打印教程
文章目录前言1.打开matlab进行双目标定2.获取想要的参数前言 在相同的标定算法和标定参数下,Python和Matlab的标定精度是相同的。因为标定精度主要取决于标定算法和标定参数的质量,而不是编程语言的选择。 不同的编程语言可能使用不同的库或实现细节&…...

JVM类加载机制
回到2018年的抖音哈哈. 回顾下: java开发环境: java编译运行过程: 1) 编译期:.java源文件,经过编译,生成.class字节码文件 2) 运行期:JVM加载.class并运行.class(0和1) 特点: 跨平台、一次编程,处处报错 名词解释: 1…...
8.1 优化概述
数据库性能取决于数据库级别的几个因素,例如表、查询和配置设置。这些软件结构导致了硬件级别的 CPU 和 I/O 操作,您必须将其最小化并尽可能提高效率。在研究数据库性能时,首先要学习软件端的高级规则和准则,然后使用墙上的时钟时…...

从0到1一步一步玩转openEuler--14 openEuler DNF(YUM)配置管理
文章目录14.1 DNF配置文件14.1.1 配置main部分14.1.2 配置repository部分14.1.3 显示当前配置14.2 创建本地软件源仓库14.3 添加、启用和禁用软件源14.3.1 添加软件源14.3.2 禁用软件源14.3.3 启用软件源DNF是一款Linux软件包管理工具,用于管理RPM软件包。DNF可以查…...
Java 语言特性(面试系列1)
一、面向对象编程 1. 封装(Encapsulation) 定义:将数据(属性)和操作数据的方法绑定在一起,通过访问控制符(private、protected、public)隐藏内部实现细节。示例: public …...

8k长序列建模,蛋白质语言模型Prot42仅利用目标蛋白序列即可生成高亲和力结合剂
蛋白质结合剂(如抗体、抑制肽)在疾病诊断、成像分析及靶向药物递送等关键场景中发挥着不可替代的作用。传统上,高特异性蛋白质结合剂的开发高度依赖噬菌体展示、定向进化等实验技术,但这类方法普遍面临资源消耗巨大、研发周期冗长…...

el-switch文字内置
el-switch文字内置 效果 vue <div style"color:#ffffff;font-size:14px;float:left;margin-bottom:5px;margin-right:5px;">自动加载</div> <el-switch v-model"value" active-color"#3E99FB" inactive-color"#DCDFE6"…...

微信小程序 - 手机震动
一、界面 <button type"primary" bindtap"shortVibrate">短震动</button> <button type"primary" bindtap"longVibrate">长震动</button> 二、js逻辑代码 注:文档 https://developers.weixin.qq…...

【单片机期末】单片机系统设计
主要内容:系统状态机,系统时基,系统需求分析,系统构建,系统状态流图 一、题目要求 二、绘制系统状态流图 题目:根据上述描述绘制系统状态流图,注明状态转移条件及方向。 三、利用定时器产生时…...
大数据学习(132)-HIve数据分析
🍋🍋大数据学习🍋🍋 🔥系列专栏: 👑哲学语录: 用力所能及,改变世界。 💖如果觉得博主的文章还不错的话,请点赞👍收藏⭐️留言Ǵ…...

Mysql中select查询语句的执行过程
目录 1、介绍 1.1、组件介绍 1.2、Sql执行顺序 2、执行流程 2.1. 连接与认证 2.2. 查询缓存 2.3. 语法解析(Parser) 2.4、执行sql 1. 预处理(Preprocessor) 2. 查询优化器(Optimizer) 3. 执行器…...

【Redis】笔记|第8节|大厂高并发缓存架构实战与优化
缓存架构 代码结构 代码详情 功能点: 多级缓存,先查本地缓存,再查Redis,最后才查数据库热点数据重建逻辑使用分布式锁,二次查询更新缓存采用读写锁提升性能采用Redis的发布订阅机制通知所有实例更新本地缓存适用读多…...
【前端异常】JavaScript错误处理:分析 Uncaught (in promise) error
在前端开发中,JavaScript 异常是不可避免的。随着现代前端应用越来越多地使用异步操作(如 Promise、async/await 等),开发者常常会遇到 Uncaught (in promise) error 错误。这个错误是由于未正确处理 Promise 的拒绝(r…...
嵌入式常见 CPU 架构
架构类型架构厂商芯片厂商典型芯片特点与应用场景PICRISC (8/16 位)MicrochipMicrochipPIC16F877A、PIC18F4550简化指令集,单周期执行;低功耗、CIP 独立外设;用于家电、小电机控制、安防面板等嵌入式场景8051CISC (8 位)Intel(原始…...