ThreadLocal总结

java

Notes

发布日期: 2021-04-13

1. 面试的问法

知道ThreadLocal吗？
说说你对ThreadLocal的理解
也有面试官会慢慢引导到这个话题上，比如提问“在多线程环境下，如何防止自己的变量被其它线程篡改”，将主动权交给你自己，剩下的靠自己发挥。

2. ThreadLocal的作用

本质上，ThreadLocal是通过空间换时间，从而实现每个线程当中都会有一个变量的副本，这样每个线程都会操作各自的副本，从而完全规避了多线程的并发问题。

3. 基本使用

ThreadLocal通常的使用方法是：将它声明为一个类的静态变量，相当于是一个全局变量。每个线程访问它时都会有自己的副本。

public class MyTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();

        // 在第一次调用get时，如果没有调用过set方法，那么取得的就是默认值 (null)
        System.out.println(threadLocal.get());

        // 这个set实际上是把 (threadLocal, "Hello") 这样一个key-value的Entry放到当前线程的Map中去。
        threadLocal.set("Hello");
        System.out.println(threadLocal.get());

        threadLocal.set("World");
        System.out.println(threadLocal.get());
    }
}

4. 底层原理

4.1. 为什么ThreadLocalMap的key使用的是弱引用？

为什么②使用的是弱引用？ThreadLocalMap.Entry继承了WeakReference，然后key是弱引用

如果stack上的threadLocal引用没有用了，按理说ThreadLocal对象就不应该存在，需要被回收掉。那如果②是一个强引用，那么它会始终指向这个TL对象，从而就无法被GC回收。
相反，②是弱引用，下次GC一定会回收这个key指向的TL对象。所以，使用弱引用是为了避免内存泄漏。

key被回收了，设置成了null，那value呢？
实际上TL的get/set/remove方法，本身会去检测那些key为null的entry，然后释放value对象。

threadLocalMap对象是定义在Thread类的，在线程exit时，会释放这个引用，回收这个map (Thread #exit)

4.2. 是否有内存泄露问题，怎么样避免？

如果使用不当，依然会有可能造成内存泄露。TL变量的生命周期，一般是整个线程，如果是在线程池中运行，线程没有及时释放，TL对象保存的对象又比较大，
那么会造成大对象一直存在于内存中，无法被GC线程回收掉。

解决：程序中，当一个TL对象没有用后，应该手动调用remove方法避免内存泄漏，并且是在finally块调用它。

4.3. ThreadLocal变量的生命周期

Thread的exit方法，会给map引用设置为null。那么使用线程池的情况呢？

5. 源码阅读和验证

从get方法开始，set方法。引入内部类：ThreadLocalMap, Entry。

Thread #threadLocals (ThreadLocal.ThreadLocalMap) – 每个线程对象，里面都有一个map (TLM), map的Entry是一个key-value结构，key是：ThreadLocal对象，value是程序中设置的对象类型（String等）
在第一次调用get时，如果没有调用过set方法，那么取得的就是默认值 (null)
threadLocal.set("Hello"); set实际上是把 (threadLocal, “Hello”) 这样一个key-value的Entry放到当前线程的ThreadLocalMap中去。
Thread类和 ThreadLocal类是通过ThreadLocal的内部类ThreadLocalMap关联在一起的
ThreadLocalMap #Entry 继承自WeakReference，为什么？
避免内存泄露，但是如果代码写得不好，依然可能会泄露

6. SimpleDateFormat

SimpleDateFormat 是线程不安全的类，一般不要定义为static变量，如果定义为static，必须加锁，或者使用DateUtils工具类。
说明：如果是JDK8的应用，可以使用instant代替Date，LocalDateTime代替Calendar，DateTimeFormatter代替SimpleDateFormat，
官方给出的解释：simple beautiful strong immutable thread-safe。

Positive example 1：

private static final String FORMAT = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss";
public String getFormat(Date date){
    SimpleDateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat(FORMAT);
    return sdf.format(date);
}

Positive example 2：

private static final SimpleDateFormat SIMPLE_DATE_FORMAT = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
public void getFormat(){
    synchronized (sdf){
    sdf.format(new Date());
    ….;
}

Positive example 3：

private static final ThreadLocal<DateFormat> DATE_FORMATTER = new ThreadLocal<DateFormat>() {
    @Override
    protected DateFormat initialValue() {
        return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
    }
};