線程封閉

在多線程的環(huán)境中，我們經(jīng)常使用鎖來保證線程的安全，但是對于每個(gè)線程都要用的資源使用鎖的話那么程序執(zhí)行的效率就會(huì)受到影響，這個(gè)時(shí)候可以把這些資源變成線程封閉的形式。

1、棧封閉

所謂的棧封閉其實(shí)就是使用局部變量存放資源，我們知道局部變量在內(nèi)存中是存放在虛擬機(jī)棧中，而棧又是每個(gè)線程私有獨(dú)立的，所以這樣可以保證線程的安全。

2、ThreadLocal

我們先看ThreadLocal和線程Thread的關(guān)系圖。

再看下ThreadLocal的操作，以get為例

public T get() {
    // 當(dāng)前線程
    Thread t = Thread.currentThread();
　　　// 拿到當(dāng)前線程的threadLocalMap，即上圖中的map引用
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
      // 拿到當(dāng)前ThreadLocal為Key對應(yīng)的Entry，里面做了防止內(nèi)存泄漏的處理
      ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
      if (e != null) {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        T result = (T)e.value;
        return result;
      }
    }
    // 如果為null設(shè)置默認(rèn)值
    return setInitialValue();
  }

如上面get方法的源碼所示，在調(diào)用threadLocal.get()方法的時(shí)候，threadLocal拿到當(dāng)前線程中ThreadLocalMap中以threadLocal自身為key對應(yīng)的entry，在這個(gè)getEntry方法中里面做了內(nèi)存泄漏的處理，大概處理邏輯就是如果threadLocal對應(yīng)的Entry為null的話，讓這個(gè)entry的value為null并且map中threadLocal對應(yīng)下標(biāo)置null，如果不為null的話返回，否則的話則調(diào)用默認(rèn)值方法setInitialValue()

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

 // 默認(rèn)null實(shí)現(xiàn)
 protected T initialValue() {
    return null;
 }

setInitialValue()方法邏輯比較簡單，這里不多贅述，值得注意的是里面調(diào)用的initialValue()，并沒有任何的實(shí)現(xiàn)，所以我們使用threadLocal的時(shí)候一般都會(huì)選擇重寫實(shí)現(xiàn)這個(gè)方法。

 // 這里main方法測試，所以用static修飾，會(huì)延長threadLocal的生命周期，有內(nèi)存泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，一般作為成員變量就足夠了
 public static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<String>(){
    @Override
    protected String initialValue() {
      return "init string from initialValue method";
    }
  };

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    // 未放入value直接調(diào)用get
    System.err.println("invoke get before any set：" + threadLocal.get());
    threadLocal.set("test");
    System.err.println("before thread start : " + threadLocal.get());
    new Thread(() -> {
      // 對相同的threadLocal對象放入值
      threadLocal.set("test in thread");
      System.err.println("In thread[" + Thread.currentThread().getName() + "] threadLocal value : " + threadLocal.get());
    }).start();
    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    // 證明threadLocal中的value不在線程中共享
    System.err.println("after thread value : " + threadLocal.get());
  }　　

結(jié)合這個(gè)小程序和上面的圖就可以對threadLocal有一個(gè)大概的理解了。其他的方法如set、remove等方法都大同小異，可以結(jié)合圖片去看源碼，這里不再贅述。

關(guān)于內(nèi)存泄漏的問題

1、在threadLocal的get、set、remove方法中，其對本身可能發(fā)生的內(nèi)存泄漏都做了處理，邏輯上面也提到如果對應(yīng)entry為null，將其value置null，將map中對應(yīng)下標(biāo)引用置null。

2、而對于threadLocal中這個(gè)對象的泄漏來說，則是采用弱引用的方式來實(shí)現(xiàn)，在上面的圖中，我用虛線來表示弱引用，弱引用的意思是在JVM進(jìn)行垃圾回收的時(shí)候這個(gè)引用會(huì)被回收（無論內(nèi)存足夠與否）；試想一下，如果使用強(qiáng)引用并且棧中的引用消失了，那么在線程結(jié)束之前這個(gè)threadLocal對象不會(huì)被回收且無法訪問，也就是造成內(nèi)存泄漏。

3、Java四種引用的簡要概述

上面在ThreadLocal提到了弱引用，這里順便簡單的說下Java中的四種引用。

• 強(qiáng)引用：指new出來的對象，一般沒有特別申明的對象都是強(qiáng)引用。這種對象只有在GCroots找不到它的時(shí)候才會(huì)被回收。
• 軟引用（SoftReference的子類）：GC后內(nèi)存不足的情況將只有這種引用的對象回收。
• 弱引用（WeakReference的子類）:GC時(shí)回收只有此引用的對象（無論內(nèi)存是否不足）。
• 虛引用（PhantomReference子類）：沒有特別的功能，類似一個(gè)追蹤符，配合引用隊(duì)列來記錄對象何時(shí)被回收。（實(shí)際上這四種引用都可以配合引用隊(duì)列使用，只要在構(gòu)造方法中傳入需要關(guān)聯(lián)的引用隊(duì)列就行，在對象調(diào)用finalize方法的時(shí)候會(huì)被寫入到隊(duì)列當(dāng)中）

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