ThreadLocal模式 - 凌冬的个人博客

ThreadLocal的思想

ThreadLocal 思想就是避免共享，没有共享变量，就不会有并发问题

其本质上就是避免共享。你已经知道通过局部变量可以做到避免共享，那还有没有其他方法可以做到呢？有的，Java 语言提供的线程本地存储（ThreadLocal）就能够做到。下面我们先看看 ThreadLocal 到底该如何使用。

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class MyThreadLocal<T> {
  Map<Thread, T> locals = 
    new ConcurrentHashMap<>();
  // 获取线程变量  
  T get() {
    return locals.get(
      Thread.currentThread());
  }
  // 设置线程变量
  void set(T t) {
    locals.put(
      Thread.currentThread(), t);
  }
}

那 Java 的 ThreadLocal 是这么实现的吗？这一次我们的设计思路和 Java 的实现差异很大。Java 的实现里面也有一个 Map，叫做 ThreadLocalMap，不过持有 ThreadLocalMap 的不是 ThreadLocal，而是 Thread。Thread 这个类内部有一个私有属性 threadLocals，其类型就是 ThreadLocalMap，ThreadLocalMap 的 Key 是 ThreadLocal。你可以结合下面的示意图和精简之后的 Java 实现代码来理解。

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class Thread {
  // 内部持有 ThreadLocalMap
  ThreadLocal.ThreadLocalMap 
    threadLocals;
}
//ThreadLocal 只是代理工具类，所有的数据 都 存到 Thread 里面，这样设计 不容易内存泄漏
class ThreadLocal<T>{
  public T get() {
    // 首先获取线程持有的
    //ThreadLocalMap
    ThreadLocalMap map =
      Thread.currentThread()
        .threadLocals;
    // 在 ThreadLocalMap 中
    // 查找变量
    Entry e = 
      map.getEntry(this);
    return e.value;  
  }
  static class ThreadLocalMap{
    // 内部是数组而不是 Map
    Entry[] table;
    // 根据 ThreadLocal 查找 Entry
    Entry getEntry(ThreadLocal key){
      // 省略查找逻辑
    }
    //Entry 定义
    static class Entry extends
    WeakReference<ThreadLocal>{
      Object value;
    }
  }
}

Java 的 ThreadLocal 实现应该称得上深思熟虑了，不过即便如此深思熟虑，还是不能百分百地让程序员避免内存泄露，例如在线程池中使用 ThreadLocal，如果不谨慎就可能导致内存泄露。

**使用了 WeakReference 只要 Thread 可以被回收， ThreadLocalMap 就能被回收 **

ThreadLocal 与内存泄露

在线程池中使用 ThreadLocal 为什么可能导致内存泄露呢？原因就出在线程池中线程的存活时间太长，往往都是和程序同生共死的，这就意味着 Thread 持有的 ThreadLocalMap 一直都不会被回收，再加上 ThreadLocalMap 中的 Entry 对 ThreadLocal 是弱引用（WeakReference），所以只要 ThreadLocal 结束了自己的生命周期是可以被回收掉的。但是 Entry 中的 Value 却是被 Entry 强引用的，所以即便 Value 的生命周期结束了，Value 也是无法被回收的，从而导致内存泄露。

那在线程池中，我们该如何正确使用 ThreadLocal 呢？其实很简单，既然 JVM 不能做到自动释放对 Value 的强引用，那我们手动释放就可以了。如何能做到手动释放呢？估计你马上想到try{}finally{}方案了，这个简直就是手动释放资源的利器。示例的代码如下，你可以参考学习。

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ExecutorService es;
ThreadLocal tl;
es.execute(()->{
  //ThreadLocal 增加变量
  tl.set(obj);
  try {
    // 省略业务逻辑代码
  }finally {
    // 手动清理 ThreadLocal 
    tl.remove();
  }
});

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ThreadLocal 与内存泄露