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This map is maintained* by the ThreadLocal class. / ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals null;/** InheritableThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained by the InheritableThreadLocal class./ ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals null;初始它们都为 null只有在调用 ThreadLocal 类的 set 或 get 时才创建它们。ThreadLocalMap可以理解为线程私有的HashMap。 ThreadLoalMap是ThreadLocal中的一个静态内部类类似HashMap的数据结构但并没有实现Map接口。 ThreadLoalMap中初始化了一个大小16的Entry数组Entry对象用来保存每一个key-value键值对。key是ThreadLocal对象。 Entry用来保存数据 而且还是继承的弱引用。在Entry内部使用ThreadLocal作为key使用我们设置的value作为value。 ThreadLocal 原理 set()方法 当我们调用 ThreadLocal 的 set() 方法时实际是调用了当前线程的 ThreadLocalMap 的 set() 方法。ThreadLocal 的 set() 方法中会进一步调用Thread.currentThread() 获得当前线程对象 然后获取到当前线程对象的ThreadLocal判断是不是为空为空就先调用creadMap()创建再set(value)创建 ThreadLocalMap 对象并添加变量。不为空就直接set(value) 。 这种保证线程安全的方式称为线程封闭。线程只能看到自己的ThreadLocal变量。线程之间是互相隔离的。 get()方法 其中get()方法用来获取与当前线程关联的ThreadLocal的值如果当前线程没有该ThreadLocal的值则调用initialValue函数获取初始值返回所以一般我们使用时需要继承该函数给出初始值不重写的话默认返回Null。 主要有以下几步 获取当前的Thread对象通过getMap获取Thread内的ThreadLocalMap如果map已经存在以当前的ThreadLocal为键获取Entry对象并从从Entry中取出值否则调用setInitialValue进行初始化。 /** Returns the value in the current threads copy of this* thread-local variable. If the variable has no value for the* current thread, it is first initialized to the value returned* by an invocation of the {link #initialValue} method.** return the current threads value of this thread-local/ 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(); }我们可以重写initialValue()设置初始值。 private static final ThreadLocalInteger threadLocal new ThreadLocalInteger(){Overrideprotected Integer initialValue() {return Integer.valueOf(0);}}remove()方法 最后一个需要探究的就是remove方法它用于在map中移除一个不用的Entry。也是先计算出hash值若是第一次没有命中就循环直到null在此过程中也会调用expungeStaleEntry清除空key节点。代码如下 public void remove() {ThreadLocalMap m getMap(Thread.currentThread());if (m ! null)m.remove(this); }/** Remove the entry for key./ private void remove(ThreadLocal? key) {Entry[] tab table;int len tab.length;int i key.threadLocalHashCode (len-1);for (Entry e tab[i];e ! null;e tab[i nextIndex(i, len)]) {if (e.get() key) {e.clear();expungeStaleEntry(i);return;}} }实际上 ThreadLocalMap 中使用的 key 为 ThreadLocal 的弱引用弱引用的特点是如果这个对象只存在弱引用那么在下一次垃圾回收的时候必然会被清理掉。 所以如果 ThreadLocal 没有被外部强引用的情况下在垃圾回收的时候会被清理掉的这样一来 ThreadLocalMap中使用这个 ThreadLocal 的 key 也会被清理掉。但是value 是强引用不会被清理这样一来就会出现 key 为 null 的 value。出现内存泄漏的问题。 在执行 ThreadLocal 的 set、remove、rehash 等方法时它都会扫描 key 为 null 的 Entry如果发现某个 Entry 的 key 为 null则代表它所对应的 value 也没有作用了所以它就会把对应的 value 置为 null这样value 对象就可以被正常回收了。但是假设 ThreadLocal 已经不被使用了那么实际上 set、remove、rehash 方法也不会被调用与此同时如果这个线程又一直存活、不终止的话那么刚才的那个调用链就一直存在也就导致了 value 的内存泄漏。 ThreadLocal 的Hash算法 ThreadLocalMap类似HashMap它有自己的Hash算法。 private final int threadLocalHashCode nextHashCode();private static final int HASH_INCREMENT 0x61c88647;private static int nextHashCode() {return nextHashCode.getAndAdd(HASH_INCREMENT); }public final int getAndAdd(int delta) {return unsafe.getAndAddInt(this, valueOffset, delta); } HASH_INCREMENT这个数字被称为斐波那契数 也叫 黄金分割数带来的好处就是 hash 分布非常均匀。 每当创建一个ThreadLocal对象这个ThreadLocal.nextHashCode 这个值就会增长 0x61c88647 。 讲到Hash就会涉及到Hash冲突跟HashMap通过链地址法不同的是ThreadLocal是通过线性探测法/开放地址法来解决hash冲突。 ThreadLocal 1.7和1.8的区别 ThreadLocal 1.7版本的时候entry对象的key是Thread。 1.8版本entry的key是ThreadLocal。 1.8版本的好处 当Thread销毁的时候ThreadLocalMap也会随之销毁减少内存的使用。因为ThreadLocalMap是在Thread里面的所以只要Thread消失了那ThreadLocalMap就不复存在了。 ThreadLocal 的问题 ThreadLocal 内存泄露问题 在 ThreadLocalMap 中的 Entry 的 key 是对 ThreadLocal 的 WeakReference 弱引用而 value 是强引用。当 ThreadLocalMap 的某 ThreadLocal 对象只被弱引用GC 发生时该对象会被清理此时 key 为 null但 value 为强引用不会被清理。此时 value 将访问不到也不被清理掉就可能会导致内存泄漏。 注意构造函数里的第一行代码super(k)这意味着ThreadLocal对象是一个弱引用 /** The entries in this hash map extend WeakReference, using* its main ref field as the key (which is always a* ThreadLocal object). Note that null keys (i.e. entry.get()* null) mean that the key is no longer referenced, so the* entry can be expunged from table. Such entries are referred to* as stale entries in the code that follows.*/ static class Entry extends WeakReferenceThreadLocal? {/** The value associated with this ThreadLocal. */Object value;Entry(ThreadLocal? k, Object v) {super(k);value v;} }因此我们使用完 ThreadLocal 后最好手动调用 remove() 方法。但其实在 ThreadLocalMap 的实现中以及考虑到这种情况因此在调用 set()、get()、remove() 方法时会清理 key 为 null 的记录。 为什么使用弱引用而不是强引用? 为什么采用了弱引用的实现而不是强引用呢 注释上有这么一段话为了协助处理数据比较大并且生命周期比较长的场景hash table的条目使用了WeakReference作为key。 所以弱引用反而是为了解决内存存储问题而专门使用的。 实际上采用弱引用反而多了一层保障ThreadLocal被清理后key为null对应的value在下一次ThreadLocalMap调用set、get就算忘记调用 remove 方法弱引用比强引用可以多一层保障。 所以内存泄露的根本原因是是否手动清除操作而不是弱引用。 ThreadLocal 父子线程继承 异步场景下无法给子线程共享父线程的线程副本数据可以通过 InheritableThreadLocal 类解决这个问题。 它的原理就是子线程是通过在父线程中调用 new Thread() 创建的在 Thread 的构造方法中调用了 Thread的init 方法在 init 方法中父线程数据会复制到子线程ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);。 代码示例 public class InheritableThreadLocalDemo {public static void main(String[] args) {ThreadLocalString threadLocal new ThreadLocal();ThreadLocalString inheritableThreadLocal new InheritableThreadLocal();threadLocal.set(父类数据:threadLocal);inheritableThreadLocal.set(父类数据:inheritableThreadLocal);new Thread(new Runnable() {Overridepublic void run() {System.out.println(子线程获取父类threadLocal数据 threadLocal.get());System.out.println(子线程获取父类inheritableThreadLocal数据 inheritableThreadLocal.get());}}).start();} }但是我们做异步处理都是使用线程池线程池会复用线程会导致问题出现。我们可以使用阿里巴巴的TTL解决这个问题。 https://github.com/alibaba/transmittable-thread-local 如果本篇博客有任何错误和建议欢迎给我留言指正。文章持续更新可以关注公众号第一时间阅读。