标签:hash 取出 笔试 block 子线程 内存泄漏 问题 计数器 rup
ThreadLocal类是用来提供线程内部的局部变量。让这些变量在多线程环境下访问(get/set)时能保证各个线程里的变量相对独立于其他线程内的变量。
ThreadLocal是一个关于创建线程局部变量的类。
通常情况下,我们创建的成员变量都是线程不安全的。因为他可能被多个线程同时修改,此变量对于多个线程之间彼此并不独立,是共享变量。而使用ThreadLocal创建的变量只能被当前线程访问,其他线程无法访问和修改。也就是说:将线程公有化变成线程私有化。
SimpleDateFormat
,每次使用都new一个多浪费性能呀,直接放到成员变量里又是线程不安全,所以把他用ThreadLocal
管理起来就完美了。)比如:
/**
* Description: SimpleDateFormat就一份,不浪费资源。
*
* @author TongWei.Chen 2020-07-10 14:00:29
*/
public class ThreadLocalTest05 {
public static String dateToStr(int millisSeconds) {
Date date = new Date(millisSeconds);
SimpleDateFormat simpleDateFormat = ThreadSafeFormatter.dateFormatThreadLocal.get();
return simpleDateFormat.format(date);
}
private static final ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(100);
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 3000; i++) {
int j = i;
executorService.execute(() -> {
String date = dateToStr(j * 1000);
// 从结果中可以看出是线程安全的,时间没有重复的。
System.out.println(date);
});
}
executorService.shutdown();
}
}
class ThreadSafeFormatter {
public static ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormatThreadLocal = new ThreadLocal() {
@Override
protected SimpleDateFormat initialValue() {
return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss");
}
};
// java8的写法,装逼神器
// public static ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormatThreadLocal =
// ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss"));
}
细心的朋友已经发现了,这TM也是每个线程都创建一个
SimpleDateFormat
啊,跟直接在方法内部new没区别,错了,大错特错!1个请求进来是一个线程,他可能贯穿了N个方法,你这N个方法假设有3个都在使用dateToStr()
,你直接new的话会产生三个SimpleDateFormat
对象,而用ThreadLocal
的话只会产生一个对象,一个线程一个。
ThreadLocal
里,然后当前线程操作的业务逻辑直接get取就完事了,有效的避免的参数来回传递的麻烦之处),一定层级上减少代码耦合度。再细化一点就是:
ThreadLocal
用法)每个Thread
对象中都持有一个ThreadLocalMap
的成员变量。每个ThreadLocalMap
内部又维护了N个Entry
节点,也就是Entry
数组,每个Entry
代表一个完整的对象,key是ThreadLocal
本身,value是ThreadLocal
的泛型值。
核心源码如下
// java.lang.Thread类里持有ThreadLocalMap的引用
public class Thread implements Runnable {
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
}
// java.lang.ThreadLocal有内部静态类ThreadLocalMap
public class ThreadLocal<T> {
static class ThreadLocalMap {
private Entry[] table;
// ThreadLocalMap内部有Entry类,Entry的key是ThreadLocal本身,value是泛型值
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
}
}
ThreadLocal
内存结构图。
initialValue
:初始化。在get
方法里懒加载的。get
:得到这个线程对应的value。如果调用get之前没set过,则get内部会执行initialValue
方法进行初始化。set
:为这个线程设置一个新值。remove
:删除这个线程对应的值,防止内存泄露的最佳手段。initialValue
3.1.1、什么意思
见名知意,初始化一些value(泛型值)。懒加载的。
3.1.2、触发时机
调用get
方法之前没有调用set
方法,则get
方法内部会触发initialValue
,也就是说get
的时候如果没拿到东西,则会触发initialValue
。
3.1.3、补充说明
remove()
,然后再次调用get()
的话,则可以再次触发initialValue
。比如:
public static ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormatThreadLocal = new ThreadLocal() {
@Override
protected SimpleDateFormat initialValue() {
return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss");
}
};
// Java8的高逼格写法
public static ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormatThreadLocal =
ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss"));
3.1.4、源码
// 由子类提供实现。
// protected的含义就是交给子类干的。
protected T initialValue() {
return null;
}
get
3.2.1、什么意思
获取当前线程下的ThreadLocal中的值。
3.2.2、源码
/**
* 获取当前线程下的entry里的value值。
* 先获取当前线程下的ThreadLocalMap,
* 然后以当前ThreadLocal为key取出map中的value
*/
public T get() {
// 获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
// 获取当前线程对应的ThreadLocalMap对象。
ThreadLocalMap map = getMap(t);
// 若获取到了。则获取此ThreadLocalMap下的entry对象,若entry也获取到了,那么直接获取entry对应的value返回即可。
if (map != null) {
// 获取此ThreadLocalMap下的entry对象
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
// 若entry也获取到了
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
// 直接获取entry对应的value返回。
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
// 若没获取到ThreadLocalMap或没获取到Entry,则设置初始值。
// 知识点:我早就说了,初始值方法是延迟加载,只有在get才会用到,这下看到了吧,只有在这获取没获取到才会初始化,下次就肯定有值了,所以只会执行一次!!!
return setInitialValue();
}
set
3.3.1、什么意思
其实干的事和initialValue
是一样的,都是set值,只是调用时机不同。set是想用就用,api摆在这里,你想用就调一下set方法。很自由。
3.3.2、源码
/**
* 设置当前线程的线程局部变量的值
* 实际上ThreadLocal的值是放入了当前线程的一个ThreadLocalMap实例中,所以只能在本线程中访问。
*/
public void set(T value) {
// 获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
// 获取当前线程对应的ThreadLocalMap实例,注意这里是将t传进去了,t是当前线程,就是说ThreadLocalMap是在线程里持有的引用。
ThreadLocalMap map = getMap(t);
// 若当前线程有对应的ThreadLocalMap实例,则将当前ThreadLocal对象作为key,value做为值存到ThreadLocalMap的entry里。
if (map != null)
map.set(this, value);
else
// 若当前线程没有对应的ThreadLocalMap实例,则创建ThreadLocalMap,并将此线程与之绑定
createMap(t, value);
}
remove
3.4.1、什么意思
将当前线程下的ThreadLocal的值删除,目的是为了减少内存占用。主要目的是防止内存泄漏。内存泄漏问题下面会说。
3.4.2、源码
/**
* 将当前线程局部变量的值删除,目的是为了减少内存占用。主要目的是防止内存泄漏。内存泄漏问题下面会说。
*/
public void remove() {
// 获取当前线程的ThreadLocalMap对象,并将其移除。
ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
if (m != null)
// 直接移除以当前ThreadLocal为key的value
m.remove(this);
}
为啥单独拿出来说下,我就是想强调一点:这个东西是归Thread
类所有的。它的引用在Thread
类里,这也证实了一个问题:ThreadLocalMap
类内部为什么有Entry
数组,而不是Entry
对象?
因为你业务代码能new好多个ThreadLocal
对象,各司其职。但是在一次请求里,也就是一个线程里,ThreadLocalMap
是同一个,而不是多个,不管你new几次ThreadLocal
,ThreadLocalMap
在一个线程里就一个,因为再说一次,ThreadLocalMap
的引用是在Thread
里的,所以它里面的Entry
数组存放的是一个线程里你new出来的多个ThreadLocal
对象。
核心源码如下:
// 在你调用ThreadLocal.get()方法的时候就会调用这个方法,它的返回是当前线程里的threadLocals的引用。
// 这个引用指向的是ThreadLocal里的ThreadLocalMap对象
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
public class Thread implements Runnable {
// ThreadLocal.ThreadLocalMap
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
}
// 本地线程。Thread:线程。Local:本地
public class ThreadLocal<T> {
// 构造器
public ThreadLocal() {}
// 初始值,用来初始化值用的,比如:ThreadLocal<Integer> count = new ThreadLocal<>();
// 你想Integer value = count.get(); value++;这样是报错的,因为count现在还没值,取出来的是个null,所以你需要先重写此方法为value赋上初始值,本身方法是protected也代表就是为了子类重写的。
// 此方法是一个延迟调用方法,在线程第一次调用get的时候才执行,下面具体分析源码就知道了。
protected T initialValue() {}
// 创建ThreadLocalMap,ThreadLocal底层其实就是一个map来维护的。
void createMap(Thread t, T firstValue) {}
// 返回该当前线程对应的线程局部变量值。
public T get() {}
// 获取ThreadLocalMap
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {}
// 设置当前线程的线程局部变量的值
public void set(T value) {}
// 将当前线程局部变量的值删除,目的是为了减少内存占用。其实当线程结束后对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收,所以无需我们调用remove,我们调用remove无非也就是加快内存回收速度。
public void remove() {}
// 设置初始值,调用initialValue
private T setInitialValue() {}
// 静态内部类,一个map来维护的!!!
static class ThreadLocalMap {
// ThreadLocalMap的静态内部类,继承了弱引用,这正是不会造成内存泄漏根本原因
// Entry的key为ThreadLocal并且是弱引用。value是值
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {}
}
}
/**
* 设置当前线程的线程局部变量的值
* 实际上ThreadLocal的值是放入了当前线程的一个ThreadLocalMap实例中,所以只能在本线程中访问。
*/
public void set(T value) {
// 获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
// 获取当前线程对应的ThreadLocalMap实例
ThreadLocalMap map = getMap(t);
// 若当前线程有对应的ThreadLocalMap实例,则将当前ThreadLocal对象作为key,value做为值存到ThreadLocalMap的entry里。
if (map != null)
map.set(this, value);
else
// 若当前线程没有对应的ThreadLocalMap实例,则创建ThreadLocalMap,并将此线程与之绑定
createMap(t, value);
}
// 在你调用ThreadLocal.get()方法的时候就会调用这个方法,它的返回是当前线程里的threadLocals的引用。
// 这个引用指向的是ThreadLocal里的ThreadLocalMap对象
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
public class Thread implements Runnable {
// ThreadLocal.ThreadLocalMap
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
}
// 不多BB,就和HashMap的set一个道理,只是赋值key,value。
// 需要注意的是这里key是ThreadLocal对象,value是值
private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {}
/**
* 创建ThreadLocalMap对象。
* t.threadLocals在上面的getMap中详细介绍了。此处不BB。
* 实例化ThreadLocalMap并且传入两个值,一个是当前ThreadLocal对象一个是value。
*/
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
// ThreadLocalMap构造器。
ThreadLocalMap(ThreadLocal<?> firstKey, Object firstValue) {
table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);
// 重点看这里!!!!!!
// new了一个ThreadLocalMap的内部类Entry,且将key和value传入。
// key是ThreadLocal对象。
table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);
size = 1;
setThreshold(INITIAL_CAPACITY);
}
/**
* 到这里朋友们应该真相大白了,其实ThreadLocal就是内部维护一个ThreadLocalMap,
* 而ThreadLocalMap内部又维护了一个Entry对象。Entry对象是key-value形式,
* key是ThreadLocal对象,value是传入的value
* 所以我们对ThreadLocal的操作其实都是对内部的ThreadLocalMap.Entry的操作
* 所以保证了线程之前互不干扰。
*/
/**
* 获取当前线程下的entry里的value值。
* 先获取当前线程下的ThreadLocalMap,
* 然后以当前ThreadLocal为key取出map中的value
*/
public T get() {
// 获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
// 获取当前线程对应的ThreadLocalMap对象。
ThreadLocalMap map = getMap(t);
// 若获取到了。则获取此ThreadLocalMap下的entry对象,若entry也获取到了,那么直接获取entry对应的value返回即可。
if (map != null) {
// 获取此ThreadLocalMap下的entry对象
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
// 若entry也获取到了
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
// 直接获取entry对应的value返回。
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
// 若没获取到ThreadLocalMap或没获取到Entry,则设置初始值。
// 知识点:我早就说了,初始值方法是延迟加载,只有在get才会用到,这下看到了吧,只有在这获取没获取到才会初始化,下次就肯定有值了,所以只会执行一次!!!
return setInitialValue();
}
// 设置初始值
private T setInitialValue() {
// 调用初始值方法,由子类提供。
T value = initialValue();
// 获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
// 获取map
ThreadLocalMap map = getMap(t);
// 获取到了
if (map != null)
// set
map.set(this, value);
else
// 没获取到。创建map并赋值
createMap(t, value);
// 返回初始值。
return value;
}
// 由子类提供实现。
// protected
protected T initialValue() {
return null;
}
/**
* 将当前线程局部变量的值删除,目的是为了减少内存占用。
* 其实当线程结束后对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收,所以无需我们调用remove,我们调用remove无非也就是加快内存回收速度。
*/
public void remove() {
// 获取当前线程的ThreadLocalMap对象,并将其移除。
ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
if (m != null)
m.remove(this);
}
只要捋清楚如下几个类的关系,ThreadLocal
将变得so easy!
Thread
、ThreadLocal
、ThreadLocalMap
、Entry
一句话总结就是:Thread
维护了ThreadLocalMap
,而ThreadLocalMap
里维护了Entry
,而Entry
里存的是以ThreadLocal
为key,传入的值为value的键值对。
问:他和线程同步机制(如:Synchronized)提供一样的功能,这个很吊啊。
答:放屁!同步机制保证的是多线程同时操作共享变量并且能正确的输出结果。ThreadLocal不行啊,他把共享变量变成线程私有了,每个线程都有独立的一个变量。举个通俗易懂的案例:网站计数器,你给变量count++的时候带上synchronized即可解决。ThreadLocal的话做不到啊,他没发统计,他只能说能统计每个线程登录了多少次。
问:线程私有,那么就是说ThreadLocal的实例和他的值是放到栈上咯?
答:不是。还是在堆的。ThreadLocal对象也是对象,对象就在堆。只是JVM通过一些技巧将其可见性变成了线程可见。
问:真的只是当前线程可见吗?
答:貌似不是,貌似通过InheritableThreadLocal
类可以实现多个线程访问ThreadLocal
的值,但是我没研究过,知道这码事就行了。
问:会导致内存泄漏么?
答:分析一下:
ThreadLocalMap.Entry
的key会内存泄漏吗?ThreadLocalMap.Entry
的value会内存泄漏吗?先看下key-value的核心源码
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
先看继承关系,发现是继承了弱引用,而且key直接是交给了父类处理super(key)
,父类是个弱引用,所以key完全不存在内存泄漏问题,因为他不是强引用,它可以被GC回收的。
弱引用的特点: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GC回收掉。弱引用不会阻止GC回收。这是jvm知识。
再看value,发现value是个强引用,但是想了下也没问题的呀,因为线程终止了,我管你强引用还是弱引用,都会被GC掉的,因为引用链断了(jvm用的可达性分析法,线程终止了,根节点就断了,下面的都会被回收)。
这么分析一点毛病都没有,但是忘了一个主要的角色,那就是线程池,线程池的存在核心线程是不会销毁的,只要创建出来他会反复利用,生命周期不会结束掉,但是key是弱引用会被GC回收掉,value强引用不会回收,所以形成了如下场面:
Thread->ThreadLocalMap->Entry(key为null)->value
由于value和Thread还存在链路关系,还是可达的,所以不会被回收,这样越来越多的垃圾对象产生却无法回收,早晨内存泄漏,时间久了必定OOM。
解决方案ThreadLocal
已经为我们想好了,提供了remove()
方法,这个方法是将value移出去的。所以用完后记得remove()
。
这个其实主要想考
ThreadLocalMap
是在Thread
里持有的引用。
问:ThreadLocalMap
内部的table为什么是数组而不是单个对象呢?
答:因为你业务代码能new好多个ThreadLocal
对象,各司其职。但是在一次请求里,也就是一个线程里,ThreadLocalMap
是同一个,而不是多个,不管你new几次ThreadLocal
,ThreadLocalMap
在一个线程里就一个,因为ThreadLocalMap
的引用是在Thread
里的,所以它里面的Entry
数组存放的是一个线程里你new出来的多个ThreadLocal
对象。
Spring框架。
DateTimeContextHolder
RequestContextHolder
未必,如果在每个线程中ThreadLocal.set()
进去的东西本来就是多线程共享的同一个对象,比如static对象,那么多个线程的ThreadLocal.get()
获取的还是这个共享对象本身,还是有并发访问线程不安全问题。
问:下面这段程序会输出什么?为什么?
public class TestThreadLocalNpe {
private static ThreadLocal<Long> threadLocal = new ThreadLocal();
public static void set() {
threadLocal.set(1L);
}
public static long get() {
return threadLocal.get();
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
new Thread(() -> {
set();
System.out.println(get());
}).start();
// 目的就是为了让子线程先运行完
Thread.sleep(100);
System.out.println(get());
}
}
答:
1
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at com.chentongwei.study.thread.TestThreadLocalNpe.get(TestThreadLocalNpe.java:16)
at com.chentongwei.study.thread.TestThreadLocalNpe.main(TestThreadLocalNpe.java:26)
为什么?
为什么输出个1,然后空指针了?
首先输出1是没任何问题的,其次主线程空指针是为什么?
如果你这里回答
1
1
那我恭喜你,你连ThreadLocal
都不知道是啥,这明显两个线程,子线程和主线程。子线程设置1,主线程肯定拿不到啊,ThreadLocal
和线程是嘻嘻相关的。这个不多费口舌。
说说为什么是空指针?
因为你get方法用的long而不是Long,那也应该返回null啊,大哥,long是基本类型,默认值是0,没有null这一说法。ThreadLocal
里的泛型是Long,get却是基本类型,这需要拆箱操作的,也就是会执行null.longValue()
的操作,这绝逼空指针了。
看似一道Javase的基础题目,实则隐藏了很多知识。
package com.duoku.base.util;
import com.google.common.collect.Maps;
import org.springframework.core.NamedThreadLocal;
import java.util.Map;
/**
* Description:
*
* @author TongWei.Chen 2019-09-09 18:35:30
*/
public class ThreadLocalUtil {
private static final ThreadLocal<Map<String, Object>> threadLocal = new NamedThreadLocal("xxx-threadlocal") {
@Override
protected Map<String, Object> initialValue() {
return Maps.newHashMap();
}
};
public static Map<String, Object> getThreadLocal(){
return threadLocal.get();
}
public static <T> T get(String key) {
Map map = threadLocal.get();
// todo:copy a new one
return (T)map.get(key);
}
public static <T> T get(String key,T defaultValue) {
Map map = threadLocal.get();
return (T)map.get(key) == null ? defaultValue : (T)map.get(key);
}
public static void set(String key, Object value) {
Map map = threadLocal.get();
map.put(key, value);
}
public static void set(Map<String, Object> keyValueMap) {
Map map = threadLocal.get();
map.putAll(keyValueMap);
}
public static void remove() {
threadLocal.remove();
}
}
面试官:看你简历说写精通ThreadLocal,这几道题你都会吗?
标签:hash 取出 笔试 block 子线程 内存泄漏 问题 计数器 rup
原文地址:https://blog.51cto.com/14957073/2545676