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1.ThreadLocal的使用場景
1.1 場景1
每個線程需要一個獨享對象(通常是工具類,典型需要使用的類有SimpleDateFormat和Random)
每個Thread內有自己的實例副本,不共享
比喻:教材只有一本,一起做筆記有線程安全問題。複印後沒有問題,使用ThradLocal相當於複印了教材。
1.2 場景2
每個線程內需要保存全局變量(例如在攔截器中獲取用戶信息),可以讓不同方法直接使用,避免參數傳遞的麻煩
2.對以上場景的實踐
2.1 實踐場景1
運行結果
因為中國位於東八區,所以時間從1970年1月1日的8點開始計算的
運行結果
多個線程打印自己的時間(如果線程超級多就會產生性能問題),所以要使用線程池。
運行結果
但是使用線程池時就會發現每個線程都有一個自己的SimpleDateFormat對象,沒有必要,所以將SimpleDateFormat聲明為靜態,保證只有一個
運行結果
出現了秒數相同的打印結果,這顯然是不正確的。
出現問題的原因
多個線程的task指向了同一個SimpleDateFormat對象,SimpleDateFormat是非線程安全的。
解決問題的方案
方案1:加鎖
格式化代碼是在最後一句return dateFormat.format(date);,所以可以為最後一句代碼添加synchronized鎖
運行結果
運行結果中沒有發現相同的時間,達到了線程安全的目的
缺點:因為添加了synchronized,所以會保證同一時間只有一條線程可以執行,這在高併發場景下肯定不是一個好的選擇,所以看看其他方案吧。
方案2:使用ThreadLocal
運行結果
使用了ThreadLocal後不同的線程不會有共享的 SimpleDateFormat 對象,所以也就不會有線程安全問題
2.2 實踐場景2
當前用戶信息需要被線程內的所有方法共享
方案1:傳遞參數
可以將user作為參數在每個方法中進行傳遞,
缺點:但是這樣做會產生代碼冗餘問題,並且可維護性差。
方案2:使用Map
對此進行改進的方案是使用一個Map,在第一個方法中存儲信息,後續需要使用直接get()即可,
缺點:如果在單線程環境下可以保證安全,但是在多線程環境下是不可以的。如果使用加鎖和ConcurrentHashMap都會產生性能問題。
方案3:使用ThreadLocal,實現不同方法間的資源共享
使用 ThreadLocal 可以避免加鎖產生的性能問題,也可以避免層層傳遞參數來實現業務需求,就可以實現不同線程中存儲不同信息的要求。
運行結果
3.對ThreadLocal的總結
讓某個需要用到的對象實現線程之間的隔離(每個線程都有自己獨立的對象)可以在任何方法中輕鬆的獲取到該對象根據共享對象生成的時機選擇使用initialValue方法還是set方法對象初始化的時機由我們控制的時候使用initialValue 方式如果對象生成的時機不由我們控制的時候使用 set 方式4.使用ThreadLocal的好處
達到線程安全的目的不需要加鎖,執行效率高更加節省內存,節省開銷免去傳參的繁瑣,降低代碼耦合度5.ThreadLocal原理
在Thread類內部有有ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;這個變量,它用於存儲ThreadLocal,因為在同一個線程當中可以有多個ThreadLocal,並且多次調用get()所以需要在內部維護一個ThreadLocalMap用來存儲多個ThreadLocal
5.1 ThreadLocal相關方法
該方法用於設置初始值,並且在調用get()方法時才會被觸發,所以是懶加載。
但是如果在get()之前進行了set()操作,這樣就不會調用initialValue()。
通常每個線程只能調用一次本方法,但是調用了remove()後就能再次調用
void set(T t)
為這個線程設置一個新值
T get()
獲取線程對應的value
void remove()
刪除對應這個線程的值
6.ThreadLocal注意點
6.1 內存洩漏
內存洩露;某個對象不會再被使用,但是該對象的內存卻無法被收回
強引用:當內存不足時觸發GC,寧願拋出OOM也不會回收強引用的內存
弱引用:觸發GC後便會回收弱引用的內存
正常情況
當Thread運行結束後,ThreadLocal中的value會被回收,因為沒有任何強引用了
非正常情況
當Thread一直在運行始終不結束,強引用就不會被回收,存在以下調用鏈 Thread-->ThreadLocalMap-->Entry(key為null)-->value因為調用鏈中的 value 和 Thread 存在強引用,所以value無法被回收,就有可能出現OOM。
JDK的設計已經考慮到了這個問題,所以在set()、remove()、resize()方法中會掃描到key為null的Entry,並且把對應的value設置為null,這樣value對象就可以被回收。
但是隻有在調用set()、remove()、resize()這些方法時才會進行這些操作,如果沒有調用這些方法並且線程不停止,那麼調用鏈就會一直存在,所以可能會發生內存洩漏。
6.2 如何避免內存洩漏(阿里規約)
調用remove()方法,就會刪除對應的Entry對象,可以避免內存洩漏,所以使用完ThreadLocal後,要調用remove()方法。
6.3 ThreadLocal的空指針異常問題
6.4 空指針異常問題的解決
如果get方法返回值為基本類型,則會報空指針異常,如果是包裝類型就不會出錯。這是因為基本類型和包裝類型存在裝箱和拆箱的關係,造成空指針問題的原因在於使用者。
6.5 共享對象問題
如果在每個線程中ThreadLocal.set()進去的東西本來就是多個線程共享的同一對象,比如static對象,那麼多個線程調用ThreadLocal.get()獲取的內容還是同一個對象,還是會發生線程安全問題。
6.6 可以不使用ThreadLocal就不要強行使用
如果在任務數很少的時候,在局部方法中創建對象就可以解決問題,這樣就不需要使用ThreadLocal。
6.7 優先使用框架的支持,而不是自己創造
例如在Spring框架中,如果可以使用RequestContextHolder,那麼就不需要自己維護ThreadLocal,因為自己可能會忘記調用remove()方法等,造成內存洩漏。
本文僅為自己學習時記下的筆記,參考自慕課:
https://coding.imooc.com/class/409.html