ThreadLocal簡(jiǎn)介

ThreadLocal 是 Java 中的一個(gè)線(xiàn)程本地存儲(chǔ)機(jī)制，它允許每個(gè)線(xiàn)程擁有一個(gè)獨(dú)立的本地存儲(chǔ)空間，用于存儲(chǔ)該線(xiàn)程的變量。ThreadLocal 提供了一種簡(jiǎn)單的方式來(lái)解決多線(xiàn)程環(huán)境下共享變量的問(wèn)題，避免了在多線(xiàn)程環(huán)境下出現(xiàn)的線(xiàn)程安全問(wèn)題。

ThreadLocal簡(jiǎn)單用法

public class ThreadLocalDemo {  
    private static final ThreadLocal<Integer> threadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> 0);  
    
    //當(dāng)前值+1
    public static void increment() {  
        int value = threadLocal.get();  
        threadLocal.set(value + 1);  
    }  

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
        for (int i = 0; i < 10; i++) {  
            new Thread(() -> {  
                String threadName = Thread.currentThread().getName();  
                increment();  
                System.out.println(threadName + " 當(dāng)前threadLocal的值為：" + threadLocal.get());  
            }).start();  
        }  
    }  
  
}

輸出結(jié)果為

Thread-0 當(dāng)前threadLocal的值為：1
Thread-5 當(dāng)前threadLocal的值為：1
Thread-3 當(dāng)前threadLocal的值為：1
Thread-4 當(dāng)前threadLocal的值為：1
Thread-6 當(dāng)前threadLocal的值為：1
Thread-2 當(dāng)前threadLocal的值為：1
Thread-9 當(dāng)前threadLocal的值為：1
Thread-1 當(dāng)前threadLocal的值為：1
Thread-7 當(dāng)前threadLocal的值為：1
Thread-8 當(dāng)前threadLocal的值為：1

我們發(fā)現(xiàn)每個(gè)線(xiàn)程雖然都共享同一個(gè)threadLocal實(shí)例，但它們并沒(méi)有發(fā)生相互干擾的情況，而是各自產(chǎn)生獨(dú)立的值，這是因?yàn)槲覀兺ㄟ^(guò)ThreadLocal為每一個(gè)線(xiàn)程提供了單獨(dú)的副本。

使用場(chǎng)景

spring事務(wù)模板類(lèi)

//使用示例
TransactionAspectSupport.currentTransactionStatus().setRollbackOnly();

//查看源碼
public static TransactionStatus currentTransactionStatus() throws NoTransactionException {  
    TransactionInfo info = currentTransactionInfo();  
    if (info == null || info.transactionStatus == null) {  
        throw new NoTransactionException("No transaction aspect-managed TransactionStatus in scope");  
    }  
    return info.transactionStatus;  
}

//currentTransactionInfo方法
@Nullable  
protected static TransactionInfo currentTransactionInfo() throws NoTransactionException {  
    return transactionInfoHolder.get();  
}

//這里使用了ThreadLocal
private static final ThreadLocal<TransactionInfo> transactionInfoHolder =  
new NamedThreadLocal<>("Current aspect-driven transaction");

HttpServletRequest

項(xiàng)目中要獲取當(dāng)前HttpServletRequest可以使用

HttpServletRequest request =  
((ServletRequestAttributes)RequestContextHolder.getRequestAttributes()).getRequest();

我們來(lái)看看RequestContextHolder.getRequestAttributes()方法

@Nullable  
public static RequestAttributes getRequestAttributes() {  
    RequestAttributes attributes = requestAttributesHolder.get();  
    if (attributes == null) {  
        attributes = inheritableRequestAttributesHolder.get();  
    }  
    return attributes;  
}

private static final ThreadLocal<RequestAttributes> requestAttributesHolder =  
new NamedThreadLocal<>("Request attributes");  
  
private static final ThreadLocal<RequestAttributes> inheritableRequestAttributesHolder =  
new NamedInheritableThreadLocal<>("Request context");

aop調(diào)用鏈傳遞

LCN/seata都是使用ThreadLocal傳遞調(diào)用鏈的，這里就不展開(kāi)講了。

內(nèi)存泄漏與內(nèi)存溢出

內(nèi)存泄漏

內(nèi)存泄漏指的是程序中存在某些對(duì)象或資源沒(méi)有被妥善地釋放，導(dǎo)致這些對(duì)象或資源一直占用著內(nèi)存，而無(wú)法被回收。隨著時(shí)間的推移，這些未釋放的對(duì)象或資源會(huì)越來(lái)越多，最終耗盡系統(tǒng)的內(nèi)存資源，導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。

常見(jiàn)的內(nèi)存泄漏包括：

• 對(duì)象被創(chuàng)建后，沒(méi)有及時(shí)被銷(xiāo)毀，成為垃圾對(duì)象。
• 沒(méi)有正確關(guān)閉IO資源。
• 緩存沒(méi)有被清空。
• 靜態(tài)集合類(lèi)對(duì)象未刪除引用。
• 單例模式下對(duì)象未及時(shí)釋放等。

內(nèi)存溢出

內(nèi)存溢出指的是程序在申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)，無(wú)法獲得足夠的內(nèi)存空間，導(dǎo)致程序無(wú)法正常運(yùn)行。通常情況下，當(dāng)程序需要使用的內(nèi)存超過(guò)了系統(tǒng)能夠提供的內(nèi)存時(shí)，就會(huì)發(fā)生內(nèi)存溢出。

常見(jiàn)的內(nèi)存溢出包括：

• 堆內(nèi)存溢出：由于創(chuàng)建了過(guò)多的對(duì)象或者某些對(duì)象太大，導(dǎo)致堆內(nèi)存不足。
• 棧內(nèi)存溢出：由于方法調(diào)用過(guò)多或者某些方法的遞歸調(diào)用層數(shù)過(guò)多，導(dǎo)致棧內(nèi)存不足。
• 永久代內(nèi)存溢出：由于創(chuàng)建了過(guò)多的類(lèi)或者字符串，導(dǎo)致永久代內(nèi)存不足。

區(qū)別

內(nèi)存泄漏和內(nèi)存溢出的區(qū)別在于它們發(fā)生的原因和表現(xiàn)形式。內(nèi)存泄漏是指對(duì)象或者資源無(wú)法被妥善釋放，導(dǎo)致系統(tǒng)資源浪費(fèi)，而內(nèi)存溢出則是指系統(tǒng)不能分配所需內(nèi)存，導(dǎo)致程序崩潰或者異常。通常情況下，內(nèi)存泄漏會(huì)逐漸消耗系統(tǒng)資源，而內(nèi)存溢出則是突然發(fā)生的。

解決內(nèi)存泄漏的方法是找到未被正確釋放的對(duì)象或資源，并手動(dòng)進(jìn)行釋放。而解決內(nèi)存溢出的方法則需要優(yōu)化程序代碼，減少內(nèi)存使用量，或增加系統(tǒng)內(nèi)存大小等方式來(lái)解決。

java強(qiáng)軟弱虛

Java中的引用類(lèi)型有四種：強(qiáng)引用（Strong Reference）、軟引用（Soft Reference）、弱引用（Weak Reference）和虛引用（Phantom Reference）。它們之間的主要區(qū)別在于對(duì)象被垃圾回收時(shí)的行為不同。

強(qiáng)引用

強(qiáng)引用是默認(rèn)類(lèi)型的引用，當(dāng)我們通過(guò)“new”關(guān)鍵字創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象時(shí)，該對(duì)象會(huì)被分配到堆內(nèi)存中，并且默認(rèn)情況下，該對(duì)象的引用是強(qiáng)引用。只要強(qiáng)引用存在，垃圾回收器就不會(huì)將其回收。

例如：

Object obj = new Object();

在上面的代碼中，obj是一個(gè)強(qiáng)引用，因此只有當(dāng)obj變量被顯示地設(shè)置為null時(shí)，才能使對(duì)象成為垃圾，等待垃圾回收器收集。

軟引用

軟引用可以讓對(duì)象存活更長(zhǎng)時(shí)間，直到內(nèi)存不足時(shí)才回收它。如果垃圾回收器需要更多的內(nèi)存，則會(huì)回收只被軟引用引用的對(duì)象。當(dāng)一個(gè)對(duì)象只被軟引用引用時(shí)，它會(huì)被保留在內(nèi)存中，直到系統(tǒng)內(nèi)存不夠用或者垃圾回收器需要更多空間為止。通過(guò)軟引用可以實(shí)現(xiàn)一些緩存功能。

例如：

SoftReference<Object> softRef = new SoftReference<>(new Object());

在上面的代碼中，softRef是一個(gè)軟引用，當(dāng)垃圾回收器需要內(nèi)存時(shí)，它可以將該對(duì)象回收，并釋放所占用的內(nèi)存。

弱引用

弱引用比軟引用生命期更短，當(dāng)一個(gè)對(duì)象只被弱引用引用時(shí)，當(dāng)垃圾回收器運(yùn)行時(shí)，不管當(dāng)前內(nèi)存是否充足，都會(huì)將其回收。弱引用通常用于實(shí)現(xiàn)緩存機(jī)制或者觀察者模式。

例如：

WeakReference<Object> weakRef = new WeakReference<>(new Object());

在上面的代碼中，weakRef是一個(gè)弱引用，這意味著垃圾回收器可以隨時(shí)將該對(duì)象回收，而無(wú)需考慮系統(tǒng)內(nèi)存是否充足。

虛引用

虛引用也稱(chēng)為幽靈引用，與其他三種引用方式不同，它并不會(huì)決定對(duì)象是否能存活。如果一個(gè)對(duì)象只有虛引用，那么就像沒(méi)有任何引用一樣，它的內(nèi)存會(huì)被回收，但是在回收之前會(huì)調(diào)用finalize()方法。虛引用主要用于管理DirectBuffer的生命周期。

例如：

PhantomReference<Object> phantomRef = new PhantomReference<>(new Object(), null);

在上面的代碼中，phantomRef是一個(gè)虛引用，當(dāng)垃圾回收器發(fā)現(xiàn)該對(duì)象的內(nèi)存已被回收時(shí)，它會(huì)將其插入隊(duì)列中，并在下一次調(diào)用垃圾回收器時(shí)通知引用對(duì)象被回收了。

ThreadLocal原理

ThreadLocal

ThreadLocal是一個(gè)泛型類(lèi)，它提供了get()、set()和remove()方法來(lái)獲取、設(shè)置和刪除當(dāng)前線(xiàn)程的變量副本。它的原理是在每個(gè)Thread對(duì)象中都有一個(gè)ThreadLocalMap類(lèi)型的私有變量threadLocals，該變量存儲(chǔ)著當(dāng)前線(xiàn)程所對(duì)應(yīng)的所有ThreadLocal變量的值。

public T get() { 
    //獲取當(dāng)前線(xiàn)程
    Thread t = Thread.currentThread();  
    //獲取當(dāng)前線(xiàn)程的ThreadLocalMap變量
    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();  
}

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

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

ThreadLocalMap

ThreadLocalMap是ThreadLocal的內(nèi)部類(lèi)，它實(shí)際上就是一個(gè)HashMap，用于存儲(chǔ)當(dāng)前線(xiàn)程所對(duì)應(yīng)的所有ThreadLocal變量的值。每個(gè)ThreadLocal對(duì)象都會(huì)被保存在ThreadLocalMap中，并且使用ThreadLocal作為key來(lái)訪問(wèn)它的變量值。這樣做的好處是每個(gè)線(xiàn)程都可以獨(dú)立維護(hù)自己的數(shù)據(jù)，而不會(huì)與其他線(xiàn)程產(chǎn)生沖突。

ThreadLocalMap getMap(Thread t) {  
    return t.threadLocals;  
}

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

這里需要注意的是ThreadLocalMap每個(gè)元素都是Entry，而它是用弱引用對(duì)象作為key存儲(chǔ)在ThreadLocalMap中

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {  
    /** The value associated with this ThreadLocal. */  
    Object value;  

    Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {  
        super(k);  
        value = v;  
    }  
}

實(shí)現(xiàn)原理

當(dāng)我們通過(guò)ThreadLocal類(lèi)創(chuàng)建一個(gè)新的變量時(shí)，實(shí)際上是在當(dāng)前線(xiàn)程的threadLocals變量中創(chuàng)建了一個(gè)新的Entry對(duì)象，該對(duì)象的key是ThreadLocal對(duì)象本身，value則是我們?cè)O(shè)置的變量值。這個(gè)Entry對(duì)象會(huì)存儲(chǔ)在ThreadLocalMap中。

當(dāng)我們需要在當(dāng)前線(xiàn)程中訪問(wèn)這個(gè)變量時(shí)，ThreadLocal會(huì)根據(jù)當(dāng)前線(xiàn)程獲取對(duì)應(yīng)的ThreadLocalMap對(duì)象，并根據(jù)ThreadLocal對(duì)象作為key來(lái)查找該變量的值。由于每個(gè)線(xiàn)程都有自己獨(dú)立的ThreadLocalMap對(duì)象，因此不同線(xiàn)程之間的變量互不干擾。

ThreadLocal內(nèi)存泄漏原因

每個(gè)ThreadLocal對(duì)象都會(huì)被存儲(chǔ)在當(dāng)前線(xiàn)程的ThreadLocalMap中，并且使用ThreadLocal對(duì)象作為key來(lái)訪問(wèn)它的變量值。由于使用的是弱引用對(duì)象作為key，當(dāng)一個(gè)ThreadLocal對(duì)象沒(méi)有被任何線(xiàn)程引用時(shí)，該對(duì)象就會(huì)被回收。

但是，即使ThreadLocal對(duì)象已經(jīng)被回收，對(duì)應(yīng)的變量副本仍然存在于該線(xiàn)程的ThreadLocalMap中。這是因?yàn)門(mén)hreadLocalMap內(nèi)部使用了強(qiáng)引用對(duì)象（Entry對(duì)象）來(lái)引用變量副本，只有在當(dāng)前線(xiàn)程被回收時(shí)，ThreadLocalMap中對(duì)應(yīng)的Entry才會(huì)被回收。

也就是說(shuō)，ThreadLocal對(duì)象雖然使用的是弱引用，但是與之關(guān)聯(lián)的變量副本卻是通過(guò)強(qiáng)引用對(duì)象間接引用的，因此在ThreadLocal對(duì)象被回收后，其變量副本可能不會(huì)立刻被回收。如果我們沒(méi)有手動(dòng)調(diào)用remove()方法將變量副本從ThreadLocalMap中清除，那么它就會(huì)一直存在于內(nèi)存中，從而導(dǎo)致內(nèi)存泄漏問(wèn)題。

ThreadLocal內(nèi)存泄漏常見(jiàn)場(chǎng)景

ThreadLocal內(nèi)存泄漏的原因主要是由于線(xiàn)程復(fù)用導(dǎo)致的。

線(xiàn)程池

當(dāng)我們使用線(xiàn)程池時(shí)，如果在線(xiàn)程中使用了ThreadLocal變量，那么該變量并不會(huì)被自動(dòng)清除。線(xiàn)程池中的線(xiàn)程是可以被重復(fù)利用的，如果我們?cè)谝粋€(gè)線(xiàn)程中使用了ThreadLocal變量，并且沒(méi)有在該線(xiàn)程結(jié)束前手動(dòng)清除它，那么這個(gè)變量將會(huì)一直存在于ThreadLocalMap中，即使該線(xiàn)程已經(jīng)被回收，這就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。

長(zhǎng)時(shí)間持有

如果我們?cè)谝粋€(gè)線(xiàn)程中創(chuàng)建了ThreadLocal變量，并且一直持有它卻不使用，這也會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏問(wèn)題。在這種情況下，由于該變量一直存在于ThreadLocalMap中，即使該線(xiàn)程已經(jīng)被回收，該變量也無(wú)法被釋放，最終會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。

ThreadLocal避免內(nèi)存泄漏方法

為了避免ThreadLocal內(nèi)存泄漏問(wèn)題，我們可以采取以下措施：

• 在使用完ThreadLocal變量后，應(yīng)該盡快調(diào)用remove()方法將其從ThreadLocalMap中清除，以便讓垃圾回收器回收它們。
• 將ThreadLocal變量定義成private static類(lèi)型的，并且在使用完之后手動(dòng)清除，以避免線(xiàn)程重用時(shí)引起的內(nèi)存泄漏問(wèn)題。
• 不要在線(xiàn)程池中使用ThreadLocal變量，如果必須使用，應(yīng)該在使用完后手動(dòng)清理。

總結(jié)

雖然ThreadLocal可以解決線(xiàn)程安全問(wèn)題，但是在使用完之后需要手動(dòng)清除，以避免線(xiàn)程重用時(shí)引起的內(nèi)存泄漏問(wèn)題。

以上就是Java中ThreadLocal避免內(nèi)存泄漏的方法詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Java ThreadLocal避免內(nèi)存泄漏的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！