Java并发 -- ThreadLocal模式

并发问题

  1. 多个线程同时读写同一个共享变量会存在并发问题
  2. Immutability模式和Copy-on-Write模式,突破的是
  3. ThreadLocal模式,突破的是共享变量

ThreadLocal的使用

线程ID

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public class ThreadLocalId {
private static final AtomicLong nextId = new AtomicLong(0);
private static final ThreadLocal<Long> TL = ThreadLocal.withInitial(
() -> nextId.getAndIncrement());

// 为每个线程分配一个唯一的ID
private static long get() {
return TL.get();
}
}

SimpleDateFormat

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public class SafeDateFormat {
private static final ThreadLocal<DateFormat> TL = ThreadLocal.withInitial(
() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));

private static DateFormat get() {
return TL.get();
}
}

ThreadLocal的工作原理

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public class Thread implements Runnable {
// 线程内部持有ThreadLocalMap
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
}

public class ThreadLocal<T> {
public T get() {
// 获取当前线程持有的ThreadLocalMap
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
// 在ThreadLocalMap中查找变量
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;
}

static class ThreadLocalMap {
// 内部是数组而不是Map
private Entry[] table;
// 根据ThreadLocal查找Entry
private Entry getEntry(ThreadLocal<?> key) {
}

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
Object value;
}
}
}
  1. ThreadLocal仅仅是一个代理工具类,内部并不持有任何与线程相关的数据(存储在Thread里面)
  2. 不容易产生内存泄露,Thread持有ThreadLocalMap,而ThreadLocalMap对ThreadLocal的引用是弱引用
    • 只要Thread被回收,那么ThreadLocalMap就能被回收
  3. 线程池中使用ThreadLocal也有可能会导致内存泄露
    • 因为线程池中线程的存活时间太长了,往往与程序同生共死
    • 意味着Thread持有的ThreadLocalMap一直都不会被回收
    • 可以通过try/finally手动释放
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private static final ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(1);
private static final ThreadLocal<Object> TL = ThreadLocal.withInitial(() -> new Object());

public static void main(String[] args) {

pool.execute(() -> {
try {
TL.set(new Object());
} finally {
// 手动清理ThreadLocal
TL.remove();
}
});
}

InheritableThreadLocal

  1. 通过ThreadLocal创建的线程变量,其子线程是无法继承的,如果需要继承,则采用InheritableThreadLocal
  2. 不建议在线程池中使用InheritableThreadLocal
    • 一方面,InheritableThreadLocal具有和ThreadLocal相同的缺点,可能会导致内存泄露
    • 另一方面,线程池中的线程创建是动态的,容易导致继承关系错乱
      • 如果业务逻辑依赖InheritableThreadLocal,有可能导致业务逻辑计算错误,比内存泄露更致命
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