当前位置: 首页 > news >正文

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:threadLocalsinheritableThreadLocals

/* 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:

  1. 获取当前的Thread对象,通过getMap获取Thread内的ThreadLocalMap
  2. 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
  3. 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&#xff0c;推荐阅读 &#x1f449; Java随想录 烈火试真金&#xff0c;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&#xff0c;在此模式下&#xff0c;JS对语法的要求会变的严格&#xff0c;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&#xff1a; "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&#xff1a;getfacl、setfacl getfacl命令用法 setfacl命令用法 最简单的【u&#xff1a;账号&#xff1a;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&#xff1f; 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&#xff0c;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&#xff01; 为什么将体验命名为「乘风启航」&#xff1f;什么是 「Scallywag」&#xff1f; 香港专业离岸帆船队新鸿基 Scallywag 队由新鸿基公司赞助&#xff0c;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&#xff0c;在用户使用一定时间后&#xff0c;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&#xff0c;有些是本地编辑功能特别强大但是不支持云同步&#xff0c;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&#xff0c;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&#xff0c;用于判断一个数是否为质数。该算法具有高效性和强健性&#xff0c;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&#xff1a;对于质数ppp和任意整数aaa&#xff0c;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&#xff0c;会先查询缓存。MySQL 8.0 版本后移除&#xff0c;因为这个功能不太实用。 my.cnf 加入以下配置&#xff0c;重启 MySQL 开启查询缓存&#xff1a; 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&#xff0c;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&#xff0c;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&#xff1f; 队列是一种操作受限的线性表数据结构&#xff0c;特点是先进先出&#xff0c;最基本的操作有&#xff1a;入队 enqueue()&#xff0c;放一个数据到队列尾部&#xff1b;出队 dequeue()&#xff0c;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&#xff0c;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&#xff0c;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&#xff1a; java开发环境: java编译运行过程: 1) 编译期&#xff1a;.java源文件&#xff0c;经过编译&#xff0c;生成.class字节码文件 2) 运行期&#xff1a;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&#xff0c;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&#xff0c;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&#xff0c;首先要学习软件端的高级规则和准则&#xff0c;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&#xff0c;用于管理RPM软件包。DNF可以查…...

JavaSec-RCE

简介 RCE(Remote Code Execution)&#xff0c;可以分为:命令注入(Command Injection)、代码注入(Code Injection) 代码注入 1.漏洞场景&#xff1a;Groovy代码注入 Groovy是一种基于JVM的动态语言&#xff0c;语法简洁&#xff0c;支持闭包、动态类型和Java互操作性&#xff0c…...

设计模式和设计原则回顾

设计模式和设计原则回顾 23种设计模式是设计原则的完美体现,设计原则设计原则是设计模式的理论基石, 设计模式 在经典的设计模式分类中(如《设计模式:可复用面向对象软件的基础》一书中),总共有23种设计模式,分为三大类: 一、创建型模式(5种) 1. 单例模式(Sing…...

k8s从入门到放弃之Ingress七层负载

k8s从入门到放弃之Ingress七层负载 在Kubernetes&#xff08;简称K8s&#xff09;中&#xff0c;Ingress是一个API对象&#xff0c;它允许你定义如何从集群外部访问集群内部的服务。Ingress可以提供负载均衡、SSL终结和基于名称的虚拟主机等功能。通过Ingress&#xff0c;你可…...

MFC内存泄露

1、泄露代码示例 void X::SetApplicationBtn() {CMFCRibbonApplicationButton* pBtn GetApplicationButton();// 获取 Ribbon Bar 指针// 创建自定义按钮CCustomRibbonAppButton* pCustomButton new CCustomRibbonAppButton();pCustomButton->SetImage(IDB_BITMAP_Jdp26)…...

深入理解JavaScript设计模式之单例模式

目录 什么是单例模式为什么需要单例模式常见应用场景包括 单例模式实现透明单例模式实现不透明单例模式用代理实现单例模式javaScript中的单例模式使用命名空间使用闭包封装私有变量 惰性单例通用的惰性单例 结语 什么是单例模式 单例模式&#xff08;Singleton Pattern&#…...

ServerTrust 并非唯一

NSURLAuthenticationMethodServerTrust 只是 authenticationMethod 的冰山一角 要理解 NSURLAuthenticationMethodServerTrust, 首先要明白它只是 authenticationMethod 的选项之一, 并非唯一 1 先厘清概念 点说明authenticationMethodURLAuthenticationChallenge.protectionS…...

OPENCV形态学基础之二腐蚀

一.腐蚀的原理 (图1) 数学表达式&#xff1a;dst(x,y) erode(src(x,y)) min(x,y)src(xx,yy) 腐蚀也是图像形态学的基本功能之一&#xff0c;腐蚀跟膨胀属于反向操作&#xff0c;膨胀是把图像图像变大&#xff0c;而腐蚀就是把图像变小。腐蚀后的图像变小变暗淡。 腐蚀…...

JAVA后端开发——多租户

数据隔离是多租户系统中的核心概念&#xff0c;确保一个租户&#xff08;在这个系统中可能是一个公司或一个独立的客户&#xff09;的数据对其他租户是不可见的。在 RuoYi 框架&#xff08;您当前项目所使用的基础框架&#xff09;中&#xff0c;这通常是通过在数据表中增加一个…...

Yolov8 目标检测蒸馏学习记录

yolov8系列模型蒸馏基本流程&#xff0c;代码下载&#xff1a;这里本人提交了一个demo:djdll/Yolov8_Distillation: Yolov8轻量化_蒸馏代码实现 在轻量化模型设计中&#xff0c;**知识蒸馏&#xff08;Knowledge Distillation&#xff09;**被广泛应用&#xff0c;作为提升模型…...

STM32HAL库USART源代码解析及应用

STM32HAL库USART源代码解析 前言STM32CubeIDE配置串口USART和UART的选择使用模式参数设置GPIO配置DMA配置中断配置硬件流控制使能生成代码解析和使用方法串口初始化__UART_HandleTypeDef结构体浅析HAL库代码实际使用方法使用轮询方式发送使用轮询方式接收使用中断方式发送使用中…...