Java面试必问之ThreadLocal终极篇分享

目录
  • 前言
  • ThreadLocal是什么
  • ThreadLoalMap
  • hash冲突
  • 内存泄露
    • 如何避免内存泄露
  • 总结

    前言

    在面试环节中,考察”ThreadLocal”也是面试官的家常便饭,所以对它理解透彻,是非常有必要的.
    有些面试官会开门见山的提问:

    • “知道ThreadLocal吗?”
    • “讲讲你对ThreadLocal的理解”

    当然了,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。

    那么ThreadLocal可以做什么,在了解它的应用场景之前,我们先看看它的实现原理,只有知道了实现原理,才好判断它是否符合自己的业务场景。

    ThreadLocal是什么

    首先,它是一个数据结构,有点像HashMap,可以保存”key : value”键值对,但是一个ThreadLocal只能保存一个,并且各个线程的数据互不干扰。

     ThreadLocal<String> localName = new ThreadLocal(); localName.set("占小狼"); String name = localName.get(); 

    在线程1中初始化了一个ThreadLocal对象localName,并通过set方法,保存了一个值占小狼,同时在线程1中通过localName.get()可以拿到之前设置的值,但是如果在线程2中,拿到的将是一个null。

    这是为什么,如何实现?不过之前也说了,ThreadLocal保证了各个线程的数据互不干扰。

    看看set(T value)和get()方法的源码

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

    可以发现,每个线程中都有一个ThreadLocalMap数据结构,当执行set方法时,其值是保存在当前线程的threadLocals变量中,当执行set方法中,是从当前线程的threadLocals变量获取。

    所以在线程1中set的值,对线程2来说是摸不到的,而且在线程2中重新set的话,也不会影响到线程1中的值,保证了线程之间不会相互干扰。

    那每个线程中的ThreadLoalMap究竟是什么?

    ThreadLoalMap

    本文分析的是1.7的源码。

    从名字上看,可以猜到它也是一个类似HashMap的数据结构,但是在ThreadLocal中,并没实现Map接口。

    在ThreadLoalMap中,也是初始化一个大小16的Entry数组,Entry对象用来保存每一个key-value键值对,只不过这里的key永远都是ThreadLocal对象,是不是很神奇,通过ThreadLocal对象的set方法,结果把ThreadLocal对象自己当做key,放进了ThreadLoalMap中。

    Java面试必问之ThreadLocal终极篇分享

    这里需要注意的是,ThreadLoalMap的Entry是继承WeakReference,和HashMap很大的区别是,Entry中没有next字段,所以就不存在链表的情况了。

    hash冲突

    没有链表结构,那发生hash冲突了怎么办?

    先看看ThreadLoalMap中插入一个key-value的实现

     private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {     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)]) {         ThreadLocal<?> k = e.get();          if (k == key) {             e.value = value;             return;         }          if (k == null) {             replaceStaleEntry(key, value, i);             return;         }     }      tab[i] = new Entry(key, value);     int sz = ++size;     if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)         rehash(); } 

    每个ThreadLocal对象都有一个hash值threadLocalHashCode,每初始化一个ThreadLocal对象,hash值就增加一个固定的大小0x61c88647。

    在插入过程中,根据ThreadLocal对象的hash值,定位到table中的位置i,过程如下:

    1、如果当前位置是空的,那么正好,就初始化一个Entry对象放在位置i上;

    2、不巧,位置i已经有Entry对象了,如果这个Entry对象的key正好是即将设置的key,那么重新设置Entry中的value;

    3、很不巧,位置i的Entry对象,和即将设置的key没关系,那么只能找下一个空位置;

    这样的话,在get的时候,也会根据ThreadLocal对象的hash值,定位到table中的位置,然后判断该位置Entry对象中的key是否和get的key一致,如果不一致,就判断下一个位置

    可以发现,set和get如果冲突严重的话,效率很低,因为ThreadLoalMap是Thread的一个属性,所以即使在自己的代码中控制了设置的元素个数,但还是不能控制其它代码的行为。

    内存泄露

    ThreadLocal可能导致内存泄漏,为什么?

    先看看Entry的实现:

     static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {     /** The value associated with this ThreadLocal. */     Object value;      Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {         super(k);         value = v;     } } 

    通过之前的分析已经知道,当使用ThreadLocal保存一个value时,会在ThreadLocalMap中的数组插入一个Entry对象,按理说key-value都应该以强引用保存在Entry对象中,但在ThreadLocalMap的实现中,key被保存到了WeakReference对象中。

    这就导致了一个问题,ThreadLocal在没有外部强引用时,发生GC时会被回收,如果创建ThreadLocal的线程一直持续运行,那么这个Entry对象中的value就有可能一直得不到回收,发生内存泄露。

    如何避免内存泄露

    既然已经发现有内存泄露的隐患,自然有应对的策略,在调用ThreadLocal的get()、set()可能会清除ThreadLocalMap中key为null的Entry对象,这样对应的value就没有GC Roots可达了,下次GC的时候就可以被回收,当然如果调用remove方法,肯定会删除对应的Entry对象。

    如果使用ThreadLocal的set方法之后,没有显示的调用remove方法,就有可能发生内存泄露,所以养成良好的编程习惯十分重要,使用完ThreadLocal之后,记得调用remove方法。

     ThreadLocal<String> localName = new ThreadLocal(); try {     localName.set("占小狼");     // 其它业务逻辑 } finally {     localName.remove(); } 

    总结

    本站由小牛团队全力维护,小牛十年了,大家已经步入中年 。本站源码全部经过团队成员测试并调试,价格可能比其它网站略贵几元钱,不解释!
    小牛资源 » Java面试必问之ThreadLocal终极篇分享

    发表评论

    全站资源亲测可用,价格略高几元,不解释

    立即查看 了解详情