Java에서 ThreadLocal 클래스를 사용하는 방법은 무엇입니까?

Threadlocal의 용도:

간단히 말하면 ThreadLocal은 스레드에서 공유되고 다른 스레드 간에 격리됩니다(각 스레드는 자체 스레드의 값만 볼 수 있음). 아래와 같이

ThreadLocal 사용 예

API 소개

Threadlocal을 사용하기 전에 다음 API를 살펴보겠습니다.

ThreadLocal 클래스의 API는 매우 간단합니다. 여기서 중요한 것은 get(), set(), 제거()이고, set은 할당 작업에 사용되고, get은 변수의 값을 얻는 데 사용되고, 제거는 현재 변수의 값을 삭제하는 데 사용된다는 점에 유의해야 합니다. 초기값 메소드는 처음 호출될 때 트리거됩니다. 현재 변수 값을 초기화합니다. 기본적으로 초기화값은 null을 반환합니다.

ThreadLocal의 사용

이제 ThreadLocal 클래스의 API에 대한 이야기를 마쳤으니 이전 문장을 이해하기 위해 연습해 보겠습니다. ThreadLocal은 스레드에서 공유되고 서로 다른 스레드 간에 격리됩니다. 자체 스레드 값)

public class ThreadLocalTest {

    private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<Integer>() {
	// 重写这个方法，可以修改“线程变量”的初始值，默认是null
        @Override
        protected Integer initialValue() {
            return 0;
        }
    };

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        //一号线程
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("一号线程set前：" + threadLocal.get());
                threadLocal.set(1);
                System.out.println("一号线程set后：" + threadLocal.get());
            }
        }).start();

        //二号线程
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("二号线程set前：" + threadLocal.get());
                threadLocal.set(2);
                System.out.println("二号线程set后：" + threadLocal.get());

            }
        }).start();

        //主线程睡1s
        Thread.sleep(1000);

        //主线程
        System.out.println("主线程的threadlocal值：" + threadLocal.get());

    }

}

위 코드를 조금 설명하세요.

각 ThreadLocal 인스턴스는 변수 이름과 유사합니다. 서로 다른 ThreadLocal 인스턴스는 서로 다른 변수 이름입니다. (이것은 당분간 이해됩니다. 다음 설명에서 언급되는 "ThreadLocal 변수 또는 스레드 변수"는 ThreadLocal 클래스의 인스턴스를 나타냅니다.

클래스에 정적 "ThreadLocal 변수"를 생성하고, 메인 스레드에 두 개의 스레드를 생성하고, 이 두 스레드에서 ThreadLocal 변수를 각각 1과 2로 설정합니다. 그런 다음 스레드 번호 1과 2가 실행을 마칠 때까지 기다린 후 메인 스레드에서 ThreadLocal 변수의 값을 확인합니다.

프로그램 결과 및 분석⌛

프로그램 결과의 핵심은 메인 스레드의 출력이 0이라는 점입니다. 일반 변수라면 첫 번째와 두 번째에서 일반 변수를 1과 2로 설정합니다. 스레드 1과 2가 이 변수의 실행을 완료한 후 출력 값은 1 또는 2여야 합니다(출력 값은 운영 체제의 스레드 스케줄링 논리에 따라 다름). 그러나 ThreadLocal 변수를 사용하여 두 개의 스레드를 통해 값을 할당한 후에는 메인 스레드 스레드에 초기값 0이 출력됩니다. 이것이 "ThreadLocal이 스레드에서 공유되고 다른 스레드 간에 격리되는" 이유입니다. 각 스레드는 자체 스레드의 값만 볼 수 있습니다. 이것이 ThreadLocal의 핵심 역할입니다. 스레드 범위가 지정된 지역 변수를 구현하는 것입니다.

Threadlocal의 소스 코드 분석

Principle

각 Thread 개체에는 ThreadLocalMap이 있습니다. ThreadLocal이 생성되면 ThreadLocal 개체가 Map에 추가됩니다. 여기서 키는 ThreadLocal이고 값은 모든 유형이 될 수 있습니다. 이 문장을 처음 읽으시면 잘 이해가 안 되실 수도 있지만, 소스코드를 함께 읽으시면 이해가 되실 겁니다.

우리는 이전에 모든 상수 값이나 참조 유형의 참조가 ThreadLocal 인스턴스에 저장된다고 이해했지만 실제로는 그렇지 않습니다. 이 설명을 통해 ThreadLocal 변수의 개념을 더 잘 이해할 수 있습니다. ThreadLocal에 값을 저장하면 실제로는 현재 스레드 객체의 ThreadLocalMap에 값이 저장됩니다. ThreadLocalMap은 간단히 맵으로 이해될 수 있으며 이 맵에 값을 저장하는 키는 ThreadLocal 인스턴스 자체입니다.

소스 코드

???? 즉, 저장하려는 ThreadLocal의 데이터는 실제로 ThreadLocal 개체에 저장되지 않고 이 ThreadLocal 인스턴스를 키로 사용하여 현재 스레드에 저장됩니다. 이는 Map에 있으며 ThreadLocal의 값을 얻을 때도 마찬가지입니다. 이것이 ThreadLocal이 스레드 간 격리를 달성할 수 있는 이유입니다.

내부 클래스 ThreadLocalMap

ThreadLocalMap은 자체 맵 구조 세트를 구현하는 ThreadLocal의 내부 클래스입니다. ✨

ThreadLocalMap 속성:

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
            Object value;
            Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }
        //初始容量16
        private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
        //散列表
        private Entry[] table;
        //entry 有效数量 
        private int size = 0;
        //负载因子
        private int threshold;

ThreadLocalMap은 ThreadLocal 변수를 설정합니다.

private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {
            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;
            
            //与运算  & (len-1) 这就是为什么 要求数组len 要求2的n次幂 
            //因为len减一后最后一个bit是1 与运算计算出来的数值下标 能保证全覆盖 
            //否者数组有效位会减半 
            //如果是hashmap 计算完下标后 会增加链表 或红黑树的查找计算量 
            int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
            
            // 从下标位置开始向后循环搜索  不会死循环  有扩容因子 必定有空余槽点
            for (Entry e = tab[i];   e != null;  e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
                ThreadLocal<?> k = e.get();
                //一种情况 是当前引用 返回值
                if (k == key) {
                    e.value = value;
                    return;
                }
                //槽点被GC掉 重设状态 
                if (k == null) {
                    replaceStaleEntry(key, value, i);
                    return;
                }
            }
			//槽点为空 设置value
            tab[i] = new Entry(key, value);
            //设置ThreadLocal数量
            int sz = ++size;
			
			//没有可清理的槽点 并且数量大于负载因子 rehash
            if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
                rehash();
        }

ThreadLocalMap 속성 소개????:

• 일반 Hashmap과 유사한 배열에 저장되지만, Hashmap이 해시 충돌을 해결하기 위해 사용하는 지퍼 방식과 달리 ThreadLocalMap은 개방형 주소 방식을 사용합니다

• 배열의 초기 용량은 16이고 부하율은 2/3

• 노드 노드 키는 재활용을 위해 WeakReference를 캡슐화합니다.

ThreadLocalMap 저장 위치

는 ThreadLocal 객체 메서드 세트에 생성되는 두 개의 ThreadLocalMap 변수

threadLocals가 있습니다. ThreadLocal

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

    void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }

inheritableThreadLocals에 의해 유지관리되며 ThreadLocal은 InheritableThreadLocal과 유사하며 createMap 메서드를 재정의합니다

void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.inheritableThreadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }

inheritableThreadLocals 作用是将ThreadLocalMap传递给子线程

init方法中 条件满足后直接为子线程创建ThreadLocalMap

注意：

• 仅在初始化子线程的时候会传递 中途改变副线程的inheritableThreadLocals 变量 不会将影响结果传递到子线程 。

• 使用线程池要注意 线程不回收 尽量避免使用父线程的inheritableThreadLocals 导致错误

Key的弱引用问题

为什么要用弱引用,官方是这样回答的

To help deal with very large and long-lived usages, the hash table entries use WeakReferences for keys.

为了处理非常大和生命周期非常长的线程，哈希表使用弱引用作为 key。

生命周期长的线程可以理解为：线程池的核心线程

ThreadLocal在没有外部对象强引用时如Thread，发生GC时弱引用Key会被回收，而Value是强引用不会回收，如果创建ThreadLocal的线程一直持续运行如线程池中的线程，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。

• key 使用强引用????： 引用的ThreadLocal的对象被回收了，但是ThreadLocalMap还持有ThreadLocal的强引用，如果没有手动删除，ThreadLocal不会被回收，导致Entry内存泄漏。

• key 使用弱引用????： 引用的ThreadLocal的对象被回收了，由于ThreadLocalMap持有ThreadLocal的弱引用，即使没有手动删除，ThreadLocal也会被回收。value在下一次ThreadLocalMap调用set,get，remove的时候会被清除。

Java8中已经做了一些优化如，在ThreadLocal的get()、set()、remove()方法调用的时候会清除掉线程ThreadLocalMap中所有Entry中Key为null的Value，并将整个Entry设置为null，利于下次内存回收。

java中的四种引用

• 强引用????： 如果一个对象具有强引用，它就不会被垃圾回收器回收。即使当前内存空间不足，JVM也不会回收它，而是抛出 OutOfMemoryError 错误，使程序异常终止。如果想中断强引用和某个对象之间的关联，可以显式地将引用赋值为null，这样一来的话，JVM在合适的时间就会回收该对象

• 软引用????： 在使用软引用时，如果内存的空间足够，软引用就能继续被使用，而不会被垃圾回收器回收，只有在内存不足时，软引用才会被垃圾回收器回收。（软引用可用来实现内存敏感的高速缓存,比如网页缓存、图片缓存等。使用软引用能防止内存泄露，增强程序的健壮性）

• 弱引用????： 具有弱引用的对象拥有的生命周期更短暂。因为当 JVM 进行垃圾回收，一旦发现弱引用对象，无论当前内存空间是否充足，都会将弱引用回收。不过由于垃圾回收器是一个优先级较低的线程，所以并不一定能迅速发现弱引用对象

• 虚引用????： 虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。虚引用必须和引用队列（ReferenceQueue）联合使用。当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。（注意哦，其它引用是被JVM回收后才被传入ReferenceQueue中的。由于这个机制，所以虚引用大多被用于引用销毁前的处理工作。可以使用在对象销毁前的一些操作，比如说资源释放等。）

通常ThreadLocalMap的生命周期跟Thread（注意线程池中的Thread）一样长，如果没有手动删除对应key（线程使用结束归还给线程池了，其中的KV不再被使用但又不会GC回收，可认为是内存泄漏），一定会导致内存泄漏，但是使用弱引用可以多一层保障：弱引用ThreadLocal会被GC回收，不会内存泄漏，对应的value在下一次ThreadLocalMap调用set,get,remove的时候会被清除，Java8已经做了上面的代码优化。

위 내용은 Java에서 ThreadLocal 클래스를 사용하는 방법은 무엇입니까?의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!