理解Java中的ThreadLocal
提到ThreadLocal,有些Android或者Java程序员可能有所陌生,可能会提出种种问题,它是做什么的,是不是和线程有关,怎么使用呢?等等问题,本文将总结一下我对ThreadLocal的理解和认识,希望让大家理解ThreadLocal更加透彻一些。
ThreadLocal是什么
ThreadLocal是一个关于创建线程局部变量的类。
通常情况下,我们创建的变量是可以被任何一个线程访问并修改的。而使用ThreadLocal创建的变量只能被当前线程访问,其他线程则无法访问和修改。
Global && Local
上面的两个修饰看似矛盾,实则不然。
- Global 意思是在当前线程中,任何一个点都可以访问到ThreadLocal的值。
- Local 意思是该线程的ThreadLocal只能被该线程访问,一般情况下其他线程访问不到。
用法简介
创建,支持泛型
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set方法
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get方法
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完整的使用示例
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ThreadLocal初始值
为ThreadLocal设置默认的get初始值,需要重写initialValue
方法,下面是一段代码,我们将默认值修改成了线程的名字
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Android中的应用
在Android中,Looper类就是利用了ThreadLocal的特性,保证每个线程只存在一个Looper对象。
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如何实现
为了更好的掌握ThreadLocal,我认为了解其内部实现是很有必要的,这里我们以set方法从起始看一看ThreadLocal的实现原理。
下面是ThreadLocal的set方法,大致意思为
- 首先获取当前线程
- 利用当前线程作为句柄获取一个ThreadLocalMap的对象
- 如果上述ThreadLocalMap对象不为空,则设置值,否则创建这个ThreadLocalMap对象并设置值
源码如下
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下面是一个利用Thread对象作为句柄获取ThreadLocalMap对象的代码
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上面的代码获取的实际上是Thread对象的threadLocals变量,可参考下面代码
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而如果一开始设置,即ThreadLocalMap对象未创建,则新建ThreadLocalMap对象,并设置初始值。
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总结: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,其他线程无法访问。
对象存放在哪里
在Java中,栈内存归属于单个线程,每个线程都会有一个栈内存,其存储的变量只能在其所属线程中可见,即栈内存可以理解成线程的私有内存。而堆内存中的对象对所有线程可见。堆内存中的对象可以被所有线程访问。
问:那么是不是说ThreadLocal的实例以及其值存放在栈上呢?
其实不是,因为ThreadLocal实例实际上也是被其创建的类持有(更顶端应该是被线程持有)。而ThreadLocal的值其实也是被线程实例持有。
它们都是位于堆上,只是通过一些技巧将可见性修改成了线程可见。
关于堆和栈的比较,请参考Java中的堆和栈的区别
真的只能被一个线程访问么
既然上面提到了ThreadLocal只对当前线程可见,是不是说ThreadLocal的值只能被一个线程访问呢?
使用InheritableThreadLocal可以实现多个线程访问ThreadLocal的值。
如下,我们在主线程中创建一个InheritableThreadLocal的实例,然后在子线程中得到这个InheritableThreadLocal实例设置的值。
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上面的代码输出的日志信息为
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使用InheritableThreadLocal可以将某个线程的ThreadLocal值在其子线程创建时传递过去。因为在线程创建过程中,有相关的处理逻辑。
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上面代码就是在线程创建的时候,复制父线程的inheritableThreadLocals的数据。
会导致内存泄露么
有网上讨论说ThreadLocal会导致内存泄露,原因如下
- 首先ThreadLocal实例被线程的ThreadLocalMap实例持有,也可以看成被线程持有。
- 如果应用使用了线程池,那么之前的线程实例处理完之后出于复用的目的依然存活
- 所以,ThreadLocal设定的值被持有,导致内存泄露。
上面的逻辑是清晰的,可是ThreadLocal并不会产生内存泄露,因为ThreadLocalMap在选择key的时候,并不是直接选择ThreadLocal实例,而是ThreadLocal实例的弱引用。
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所以实际上从ThreadLocal设计角度来说是不会导致内存泄露的。关于弱引用,了解更多,请访问译文:理解Java中的弱引用
使用场景
- 实现单个线程单例以及单个线程上下文信息存储,比如交易id等
- 实现线程安全,非线程安全的对象使用ThreadLocal之后就会变得线程安全,因为每个线程都会有一个对应的实例
- 承载一些线程相关的数据,避免在方法中来回传递参数
注意:Android的ThreadLocal与Java实现略有不同,但是原理是一致的。
参考文章
- Java ThreadLocal
- Threadlocals and memory leaks in J2EE
- Java Thread Local – How to use and code sample
- ThreadLocal in Java – Example Program and Tutorial
from: http://droidyue.com/blog/2016/03/13/learning-threadlocal-in-java/index.html
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