ThreadLocal徹底詳解

整理本文主要是想幫助大家完全消化面試中常見的ThreadLocal問題。希望讀懂此文以后大家可以掌握：

簡單介紹原理

ThreadLocal使用案例場景

Threadlocal的底層原理

Threadlocal內存溢出原因和解決方法

1. 簡介

高并發處理起來比較麻煩，很多新手對此都會非常頭疼。要知道避免并發的最簡單辦法就是線程封閉，也即是把對象封裝到一個線程里，那么對象就只會被當前線程能看到，使得對象就算不是線程安全的也不會出現任何安全問題。Threadlocal是實現該策略的最好的方法。Threadlocal為每個線程提供了一個私有變量，然后線程訪問該變量（get或者set）的時候實際上是讀寫的自己的局部變量從而避免了并發法問題。

2. 案例使用

首先定義一個ThreadLocal的封裝工具類

package bigdata.spark.study.ThreadLocalTest;public class Bank {ThreadLocal<Integer> t = new ThreadLocal<Integer>(){@Overrideprotected Integer initialValue() {return 100;}};public int get(){return t.get();}public void set(){t.set(t.get()+10);} }

實現一個Runnable對象然后使用bank對象

package bigdata.spark.study.ThreadLocalTest;public class Transfer implements Runnable {Bank bank;public Transfer(Bank bank) {this.bank = bank;}@Overridepublic void run() {for (int i =0 ;i < 10;i++){bank.set();System.out.println(Thread.currentThread()+" : " +bank.get());}} }

定義兩個線程t1和t2，運行之后查看結果：

package bigdata.spark.study.ThreadLocalTest;public class Test {public static void main(String[] args) {Bank bank = new Bank();Transfer t = new Transfer(bank);Thread t1 = new Thread(t);t1.start();Thread t2 = new Thread(t);t2.start();try {t1.join();t2.join();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(bank.get());} }

查看輸出結果就會發現，發現主線程，線程t1，線程t2之間相互不影響～

Thread[Thread-0,5,main] : 110 Thread[Thread-0,5,main] : 120 Thread[Thread-0,5,main] : 130 Thread[Thread-0,5,main] : 140 Thread[Thread-0,5,main] : 150 Thread[Thread-0,5,main] : 160 Thread[Thread-0,5,main] : 170 Thread[Thread-0,5,main] : 180 Thread[Thread-0,5,main] : 190 Thread[Thread-0,5,main] : 200 Thread[Thread-1,5,main] : 110 Thread[Thread-1,5,main] : 120 Thread[Thread-1,5,main] : 130 Thread[Thread-1,5,main] : 140 Thread[Thread-1,5,main] : 150 Thread[Thread-1,5,main] : 160 Thread[Thread-1,5,main] : 170 Thread[Thread-1,5,main] : 180 Thread[Thread-1,5,main] : 190 Thread[Thread-1,5,main] : 200 100

3. 底層源碼

每個線程Thread內部都會有ThreadLocal.ThreadLocalMap對象，該對象是一個自定義的map，key是弱引用包裝的ThreadLocal類型，value就是我們的值。

初始值

Threadlocal直接在構造的時候設置初始值。主要是要實現其initialValue方法：

new ThreadLocal<Integer>(){@Overrideprotected IntegerinitialValue() {return 100;} };

追蹤一下該方法，會發現其僅僅被一個私有方法調用了

private T setInitialValue() {T value = initialValue();Thread t = Thread.currentThread();ThreadLocalMap map = getMap(t);if (map != null)map.set(this, value);elsecreateMap(t, value);return value; }

解讀一下setInitialValue私有方法

首先調用initialVaule方法，獲取初始值。

然后獲取當前線程對象的引用。

通過線程對象引用獲取ThreadLocal.ThreadLocalMap對象 map。

map對象不為空，就將當前threadlocal弱引用作為key，初始值為value完成初始化。

Map對象為空，調用createMap方法，并完成初始化。
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}

讀到這可能會很好奇，為啥只是被私有方法調用，我們又無權調用該私有方法，如何實現初始化呢？也是很簡單的在我們第一次調用get的時候，會調用該私有初始化方法，來真正完成初始化。

Get方法

具體代碼如下：

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(); }

我們來解讀一下get方法，此處就真正暴露ThreadLocal的真實面目了。

獲取當前線程對象，t

通過getMap(t)方法來獲取t內部的ThreadLocal.ThreadLocalMap對象。

然后判斷ThreadLocalMap對象是否為空，不為空就可以通過當前Threadlocal對象獲取對應的value值，存在返回，不存在跳過。

假如map為空或者當前threadlocal對象對應的value為空，那么就調用初始化方法setInitialValue初始化并返回初始值。

Set

接下來解讀一下threadlocal變量的set方法。Set的方法源碼如下：

public void set(T value) {Thread t = Thread.currentThread();ThreadLocalMap map = getMap(t);if (map != null)map.set(this, value);elsecreateMap(t, value); }

1. 獲取當前線程對象 t

2. 通過getMap(t)方法來獲取t內部的ThreadLocal.ThreadLocalMap對象 map。

3. map不為空，當前threadlocal對象作為key（弱引用），要設置的value作為value完成值的設置。

4. 假如map為空，就調用createMap方法，給當前線程創建一個ThreadlocalMap

void createMap(Thread t, T firstValue) {t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); }

remove方法

threadlocal的remove方法主要作用是刪除當前threadlocal對應的鍵值對。

public void remove() {ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());if (m != null)m.remove(this); }

4. 內存泄漏

根據前面對threadlocal的整理，其實可以畫出來一個結構圖：

對value的引用線路有兩條：

threadlocalref 是ThreadLocal強引用，key是ThreadLocal變量的弱引用。由于key是弱引用，當ThreadLocalRef因不用而釋放掉的時候，ThreadLocal對象就會被回收，由于是key到threadLocal對象為弱引用，一旦進行垃圾回收key就會被回收而相應位置變為null，當然value依然存在。

通過當前線程的引用可以獲取當前線程對象，當前線程對象就可以獲取到ThreadLocalMap，那么只要當前線程一直存在，ThreadLocalMap對象就會一直存在。

由于ThreadlocalMap存活時間和線程一樣，比如我們采用的是常駐線程池，使用線程過程中沒有清空ThreadLocalMap，也沒有調用threadlocal的remove方法，就將線程放回線程池，雖然ThreadLocal的強引用ThreadLocalRef被清除，弱引用key在GC的時候也會被設置為null，但是對于value值還存在一條強引用鏈條：

currentThreadRef-àcurrentThread-àThreadLocalMap-àEntry(value)，所以value并沒有釋放，就造成了內存泄漏了。

那這時候你或許會問為啥ThreadLocalMap存儲value的時候不采用弱引用呢？這樣不就可以避免內存泄漏了么？value是弱引用是不行的，原因很簡單：我們存儲的對象除了ThreadLocalMap的Value就沒有其他的引用了，value一但是對象的弱引用，GC的時候被回收，對象就無法訪問了，這顯然不是我們想要的。

5. 避免內存泄漏

為避免內存泄漏最好在使用完ThreadLocal之后調用其remove方法，將數據清除掉。

當然，對于Java8 ThreadLocalMap 的 set 方法通過調用 replaceStaleEntry 方法回收鍵為 null 的 Entry 對象的值（即為具體實例）以及 Entry 對象本身從而防止內存泄漏

get方法會間接調用expungeStaleEntry 方法將鍵和值為 null 的 Entry 設置為 null 從而使得該 Entry 可被回收

總結

以上是生活随笔為你收集整理的弱引用使用场景桌面_面试|再次讲解Threadlocal使用及其内存溢出的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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