Java高效并发（十一）----无同步方案实现线程安全ThreadLocal

前面我们学习了同步控制线程安全，同步的实现有本地锁Synchronized关键字以及重入锁ReentrantLock。同步就是控制访问资源的角度实现线程安全，但是实现线程安全，不一定非得同步，也可以从增加共享资源的角度出发。

人手一支笔（ThreadLocal）

如果一个变量要被线程独享，可以通过java.lang.ThreadLocal类实现线程本地存储的功能。既然是本地存储的，那么就只有当前线程可以访问，自然是线程安全的。

package xidian.lili.ThreadLocal;

import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ThreadLockDemo {
	private static ThreadLocal t1=new ThreadLocal();
	public static class ParseDate implements Runnable
	{
		int i=0;
		
		public ParseDate(int i) {
			this.i = i;
		}
		@Override
		public void run() {
			if(t1.get()==null){
				t1.set(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
				}
			try {
				Date t=t1.get().parse("2018-07-29 19:29:" + i%60);
				System.out.println(Thread.currentThread().getId()+":"+t);
			} catch (ParseException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			}			
		}	
	public static void main(String[] args) {
		ExecutorService es=Executors.newFixedThreadPool(5);
		for(int i=0;i<10;i++){
			es.execute(new ParseDate(i));
		}

	}

}

通过上面的例子我们知道，ThreadLocal支持泛型。是通过set方法和get方法来为线程创建局部变量，通过get方法检查当前线程是否持有SimpleDateFormat对象，不持有就新建一个然后存储到当前线程。这样就不存在资源共享，也就是线程安全的。

ThreadLocal实现原理

 首先我们分析ThreadLocal的set和get方法源码实现。

 get方法首先获取当前线程，然后获得线程的ThreadLocalMap，那说明每个线程内部都维护一个LocalThreadMap，确实我们在Thread源码中发现：

然后我们看ThreadLocal的方法getMap

所以我们就知道线程的局部变量是存在线程的threadLocals变量中，那么获取线程的threadLocals如果不为空，以当前ThreadLocal对象为key获得Entry，然后获取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();
    }

set方法，首先获取当前线程，然后获取ThreadLocalMap，然后通过ThreadLocal对象为key，传入的对象为value，存入到map中。 

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

如上我们发现，通过ThreadLocal创建的线程局部变量都是存放在LocalThreadMap中，那么我们在来看一看LocalThreadMap类

ThreadLocalMap类

 它是ThreadLocal的静态内部类，java.lang.ThreadLocal.ThreadLocalMap，它结构类似于Map，可以看到ThreadLocalMap内部是一个Entry数组实现的，初始大小是16，支持扩容，而Entry又是继承了WeakReference，在解释文档我们可以看出，这个map的key一般是ThreadLocal对象，那么当这个对象为空时，这个entry就可以被回收

 

 

所以在当我们使用线程池的时候，当前线程未必会退出，那么在线程中的threadLocals变量（LocalThreadMap的实例）中的这些局部变量就会发生内存泄露，所以当你使用完ThreadLocal时，可以调用ThreadLocal.remove（）来删除一个LocalThread对象，防止内存泄漏。

这是ThreadLocal的remove方法，它又会调用LocalThreadMap中的remove方法来清空threadLocals变量中的entry

 

还有一个方法就是，你让ThreadLocal对象为空，那么这个LocalThread对应的所有线程的局部变量也会被回收，因为LocalThreadMap的Entry继承弱引用，那么jvm可能就会把这个ThreadLocal所在的entry回收。