面试必问-ThreadLocal实现原理-源码分析-面试分析

先看案例

结构分层

上代码

/**
 * 功能描述：ThreadLocal案例
 *
 * @author Songxianyang
 * @date 2022-05-29 12:50
 */

public class MyThreadLocal {
    public static void main(String[] args) {
        UserEntity userEntity = new UserEntity();
        userEntity.setId(1);
        userEntity.setName("songXY");
        userEntity.setType("VIP");
        new Service1().M(userEntity);
        System.out.println("以下是上来就直接初始化对象");
        new InitialValueService4().M();
    }
}

class Service1 {
    public void M(UserEntity entity) {
        ThreadLocalUser.userEntityThreadLocal.set(entity);
        System.out.println("通过set的方式往ThreadLocal放对象");
        System.out.println("---------------");
        new Service2().M();
        System.out.println("---------------");
        new Service3().M();
    }
}

class Service2 {
    public void M() {
        UserEntity userEntity = ThreadLocalUser.userEntityThreadLocal.get();
        System.out.println(userEntity.getId());
        System.out.println(userEntity.getName());
        System.out.println(userEntity.getType());
        
    }
}

class Service3 {
    public void M() {
        UserEntity userEntity = ThreadLocalUser.userEntityThreadLocal.get();
        System.out.println(userEntity.getId());
        System.out.println(userEntity.getName());
        System.out.println(userEntity.getType());
        // 用完之后记得 remove 掉防止OOM
        ThreadLocalUser.userEntityThreadLocal.remove();
    }
}

class ThreadLocalUser {
    public static ThreadLocal<UserEntity> userEntityThreadLocal = new ThreadLocal<>();
}

class InitialValue {
    public static ThreadLocal<UserEntity> userEntityThreadLocal =  ThreadLocal.withInitial(()->{
        UserEntity userEntity = new UserEntity();
        userEntity.setId(2);
        userEntity.setName("喜羊羊");
        userEntity.setType("SVIP");
        return userEntity;
    });
}

class InitialValueService4 {
    public void M() {
        UserEntity userEntity = InitialValue.userEntityThreadLocal.get();
        System.out.println(userEntity.getId());
        System.out.println(userEntity.getName());
        System.out.println(userEntity.getType());
        System.out.println("---------------");
        new InitialValueService5().M();
    }
}
class InitialValueService5 {
    public void M() {
        UserEntity userEntity = InitialValue.userEntityThreadLocal.get();
        System.out.println(userEntity.getId());
        System.out.println(userEntity.getName());
        System.out.println(userEntity.getType());
        
    }
}

运行结果

什么是 ThreadLocal

• ThreadLocal 用的比较多的就是用来维护一个对象。让他在多线程访问下处于线程安全。来保证数据访问的正确性。多线程下不去共享同一个变量。一个线程只维护一个实例。线程若被销毁随着该线程所持有的对象也会被销毁。（销毁可以理解成回收） e.value = null;

我们来分析源码

首先：三个对象来来说明问题

ThreadLocalMap

这个类属于Thread的成员变量且ThreadLocalMap 内部维护了一个 Entry （也就相当于一个map）

Entry 与Map的区别

map在hash冲突的时候数组转链表转红黑树
Entry 在hash冲突时，在数组中找到空闲位置直接放在空闲问题。也就相当与用数组形式来维护ThreadLocalMap

ThreadLocalMap 和 Thread 内部关系

一个线程对一个ThreadLocalMap，map是个集合容器，可以存多个数据

ThreadLocalMap 和ThreadLocal 内部关系

• 在 您 get（），set（），remove（）的时候都不然去找 当前线程的ThreadLocalMap，等到下面看源码的时候，就知道了

分析get()源码 非常之简单

public T get() {

    // 找到当前线程
    Thread t = Thread.currentThread();
    // 从当前线程中找到 ThreadLocalMap
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    // map 不等null
    if (map != null) {
    // ThreadLocalMap 和 Thread 内部关系 图
    // 再看 map.getEntry(this) 中的this 也就是当前的：ThreadLocal ，去找对应的Value值
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            //  获取Value的值
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    return setInitialValue();
}

private T setInitialValue() {
// 获取初始值
    T value = initialValue();
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
    // this 当前的ThreadLocal value:初始值
        map.set(this, value);
    else
        createMap(t, value);
    return value;
}

分析set()源码 非常之简单

public void set(T value) {
// 获取当前线程
    Thread t = Thread.currentThread();
    // 从当前线程中找到 ThreadLocalMap
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
    // this 当前的ThreadLocal value:你传过来的value
        map.set(this, value);
    else
        createMap(t, value);
}

分析remove源码

public void remove() {
// 从当前线程中找到 ThreadLocalMap
    ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
    if (m != null)
    //移除对应的key
        m.remove(this);
}

内存泄露的源码分析

Entry 构造方法

static class Entry extends WeakReference> {
    /** The value associated with this ThreadLocal. */
    Object value;
    // 首先K，WeakReference他来修饰的，弱引用
    // V:强应用 。也就是一个对象。
    Entry(ThreadLocal k, Object v) {
        super(k);
        value = v;
    }
}

强引用 弱引用 区别

new 出来的对象都是 强引用
对象用完之后立即回收 弱引用

ThreadLocal把强引用设置为null 实现被GC回收细节

private int expungeStaleEntry(int staleSlot) {
    Entry[] tab = table;
    int len = tab.length;

    // expunge entry at staleSlot
    tab[staleSlot].value = null;
    tab[staleSlot] = null;
    size--;

    // Rehash until we encounter null
    Entry e;
    int i;
    for (i = nextIndex(staleSlot, len);
         (e = tab[i]) != null;
         i = nextIndex(i, len)) {
        ThreadLocal<?> k = e.get();
        // 如果key 被回收后，key等于null
        if (k == null) {
        // 把value 也设置为null 让他被回收
            e.value = null;
            tab[i] = null;
            size--;
        } else {
            int h = k.threadLocalHashCode & (len - 1);
            if (h != i) {
                tab[i] = null;

                // Unlike Knuth 6.4 Algorithm R, we must scan until
                // null because multiple entries could have been stale.
                while (tab[h] != null)
                    h = nextIndex(h, len);
                tab[h] = e;
            }
        }
    }
    return i;
}

如何防止内存泄露

• ThreadLocal 用完之后，调用remove方法

ThreadLocal 在使用时 空指针异常如何解决

类型使用基本类型 报空指针
包装类型就不会报空指针，如果为null，后台则打印“null"，从而不会报异常