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ThreadLocal的一点缺点

July 1, 2020 • Read: 1037 • 后端

问题:ThreadLocalMap - entry

ThreadLocal.png

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
    /** The value associated with this ThreadLocal. */
    Object value;
    
    Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
        // 由于key是弱类型引用,value不是,所以容易出现内存溢出的问题,如果不去手动remove的话
        super(k);
        value = v;
    }
}

ThreadLocalMap的问题

由于ThreadLocalMap的key是弱引用,而Value是强引用。这就导致了一个问题,ThreadLocal在没有外部对象强引用时,发生GC时弱引用Key会被回收,而Value不会回收,如果创建ThreadLocal的线程一直持续运行,那么这个Entry对象中的value就有可能一直得不到回收,发生内存泄露。

如何避免泄漏
既然Key是弱引用,那么我们要做的事,就是在调用ThreadLocal的get()、set()方法时完成后再调用remove方法,将Entry节点和Map的引用关系移除,这样整个Entry对象在GC Roots分析后就变成不可达了,下次GC的时候就可以被回收。

如果使用ThreadLocal的set方法之后,没有显示的调用remove方法,就有可能发生内存泄露,所以养成良好的编程习惯十分重要,使用完ThreadLocal之后,记得调用remove方法。

ThreadLocal不支持继承性

public class TestThreadLocal {
    public static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {
        // 设置main线程应变量
        threadLocal.set("hello world");
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("thread:" + threadLocal.get());
            }
        });
        thread.start();
        System.out.println("main:" + threadLocal.get());
    }
}

输出结果:

image-20200630202118963.png

一:前面也说了是线程本地变量,其他线程不能访问。二:这结果也说明在子线程中访问不到父线程的变量。

解决方案:

// 只需要创建InheritableThreadLocal类的对象就能解决这个问题
public static ThreadLocal<String> threadLocal = new InheritableThreadLocal<>();

InheritableThreadLocal 类

​ 为了解决在子线程中需要访问父线程的相关变量的问题,InheritableThreadLocal应运而生。

应用场景

​ 比如子线程需要存放在父线程的用户登录信息、一些中间件需要把统一的id追踪的整个调用链路记录下来

原理分析
// 一、介绍InheritableThreadLocal类中被重写的方法

// 当调用ThreadLocal类的get方法时,get()方法里面调用的是重写后的getMap()方法,
// 然后返回的值也是inheritableThreadLocals
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
    return t.inheritableThreadLocals;
}

// 第一次调用set方法时,会初始化创建inheritableThreadLocals变量的实例,而不再是threadLocals
void createMap(Thread t, T firstValue) {
    t.inheritableThreadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
// 二、重写的代码何时执行
// Thread的构造方法
public Thread(Runnable target) {
    init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
}
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
                  long stackSize, AccessControlContext acc,
                  boolean inheritThreadLocals) {
    ...
    // 当在父线程中创建子线程时,这个会获取父线程的引用(也就是上面的main线程)
    Thread parent = currentThread();
   ...
    // 当父线程的inheritableThreadLocals变量不为空时(当在父线程中调用set和get方法操作那个的是inheritableThreadLocals,所以就不会为空)
    if (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null)
        // 看下面方法
        this.inheritableThreadLocals =
        ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
    /* Stash the specified stack size in case the VM cares */
    this.stackSize = stackSize;

​    /* Set thread ID */
​    tid = nextThreadID();
}

// 使用父线程的inheritableThreadLocals变量作为参数传给ThreadLocalMap的构造方法
static ThreadLocalMap createInheritedMap(ThreadLocalMap parentMap) {
    return new ThreadLocalMap(parentMap);
}
ThreadLocalMap类的构造方法
// 这个构造方法是将父线程中inheritableThreadLocals中的值复制到子线程的ThreadLocalMap对象里
private ThreadLocalMap(ThreadLocalMap parentMap) {
    Entry[] parentTable = parentMap.table;
    int len = parentTable.length;
    setThreshold(len);
    table = new Entry[len];

    for (int j = 0; j < len; j++) {
        Entry e = parentTable[j];
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            ThreadLocal<Object> key = (ThreadLocal<Object>) e.get();
            if (key != null) {
                // 这里调用了InheritableThreadLocal里面重写的childValue方法
                Object value = key.childValue(e.value);
                Entry c = new Entry(key, value);
                int h = key.threadLocalHashCode & (len - 1);
                while (table[h] != null)
                    h = nextIndex(h, len);
                table[h] = c;
                size++;
            }
        }
    }
}
总结

InheritableThreadLocal类中重写了geMap()、createMap()、childValue()方法,当线程通过InheritableThreadLocal类的实例set或get操作变量时,就会创建当前线程的inheritableThreadLocals变量,当父线程创建子线程时,就会把父线程中inheritableThreadLocals的值复制给子线程

参考资料

ThreadLocal

Java并发编程之美(书籍)

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