从头到尾再讲一遍ThreadLocal(二)

发布于 2022-6-6 17:47
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经过上述的源码的分析,我们可以得出这样的结论,ThreadLocal之所以可以实现变量的线程隔离访问,实际上就是借助于Thread中的ThreadLocalMap属性来进行操作。由于都是操作线程本身的属性,因此并不会影响其他线程中的变量值,因此可以实现线程级别的数据修改隔离。

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为什么会出现OOM?
内存泄漏演示
我们都知道,ThreadLocal如果使用不当的话会出现内存泄漏的问题,那么我们就通过下面的这段代码来分析下,内存泄漏的原因到底是什么。

/**
 * @author mufeng
 * @description 测试ThreadLocal内存溢出
 * @date 2022/1/16 19:01
 * @since
 */
public class ThreadLocalOOM {

    /**
     * 测试线程池
     */
    private static Executor threadPool = new ThreadPoolExecutor(3, 3, 40,
            TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<>());


    static class Info {
        private byte[] info = new byte[10 * 1024 * 1024];
    }

    private  static ThreadLocal<Info> infoThreadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            threadPool.execute(() -> {
                infoThreadLocal.set(new Info());
                System.out.println("Thread started:" + Thread.currentThread().getName());
            });
            Thread.sleep(100);
        }

    }
}

 

手动进行GC之后,我们可以发现堆中仍然有超过30M的堆内存占用,如上面的代码,在线程池中活跃的线程会有三个,对应的value为10M,说明在线程还存活的情况下,对应的value并没有被回收,因此存在内存泄漏的情况,如果存在大量线程的情况,就会出现OOM。

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当我们修改代码在线程中进行remove操作,手动GC之后我们发现堆内存趋近于0了,之前没有被回收的对象已经被回收了。

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内存泄漏问题分析

以上是对于ThreadLocal发生内存泄漏问题的演示,那么再来仔细分析下背后的原因是什么。ThreadLocal中实际存储数据的是ThreadLocalMap,实际上Map对应的key是一个虚引用,在GC的时候可以被回收掉,但是问题就在于key所对应的value,它是强引用,只要线程存活,那么这条引用链就会一致存在,如果出现大量线程的时候就会有OOM的风险。

所以在使用ThreadLocal的时候一定记得要显式的调用remove方法进行清理,防止内存泄漏。

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父子线程的参数传递

到这里,我相信大家对于ThreadLocal的原理有了比较深入的理解了。结合上文中的ThreadLocal代码,不知道大家有没有思考过一个问题,我们在使用ThreadLocal的时候都是在同一个线程内进行了set以及get操作,那么如果set操作与get操作在父子线程中是否还可以正常地获取呢?带着这样的疑问,我们来看下如下的代码。

/**
 * @author mufeng
 * @description 父子线程参数传递
 * @date 2022/1/16 9:54
 * @since
 */
public class InheritableThreadLocalMain {

    private static final ThreadLocal<String> count = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {

        count.set("父子线程参数传递!!!");
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + count.get());

        new Thread(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + count.get());
        }).start();

    }

}

 

与之前代码有所不同,ThreadLocal的设值是在main线程中进行的,但是获取操作实际是在主线程下的子线程中进行的,大家可以分析一下运行结果是怎么样的。

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看到这个运行结果,不知道大家分析地对不对呢。实际上如果理解了上文的核心的话,这个问题应该很好分析的。ThreadLocal获取数据的时候,首先是需要获取当前的线程的,根据线程获取实际存储数据的ThreadLocalMap,上文代码中设置和获取在父子线程中进行,那肯定是获取不到设置的数据的。但是在现实的项目开发中,我们会经常遇到需要将父线程的变量值传递给子线程进行处理,那么应该要怎么来实现呢?这个时候InheritableThreadLocal就派上用场了。

/**
 * @author mufeng
 * @description 父子线程参数传递
 * @date 2022/1/16 9:54
 * @since
 */
public class InheritableThreadLocalMain {

    private static final ThreadLocal<String> count = new InheritableThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {

        count.set("父子线程参数传递!!!");
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + count.get());

        new Thread(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + count.get());
        }).start();

    }

}

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那么InheritableThreadLocal到底是如何实现父子线程的参数传递的呢?我们还是看看源码中的实现原理。实际上在Thread源码中,除了有Threadlocal私有属性还有InheritableThreadLocal私有属性。

public class Thread implements Runnable {
    
     /* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
     * by the ThreadLocal class. */
    ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

    /*
     * InheritableThreadLocal values pertaining to this thread. This map is
     * maintained by the InheritableThreadLocal class.
     */
    ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;
...
    public Thread(Runnable target) {
        init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
    }
    
    private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
                      long stackSize) {
        init(g, target, name, stackSize, null, true);
    }
    
    private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
                      long stackSize, AccessControlContext acc,
                      boolean inheritThreadLocals) {
        ...
        //关键
         if (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null)
            this.inheritableThreadLocals =
                ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals); 
        ...    
        
    }
    ...
    
}

 

实际在进行子线程创建的时候,在线程初始化过程中,判断了父线程中的inheritableThreadLocals属性是否为空,如果不为空的话需要进行值的复制,这样便实现了父子线程的值传递。

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总结
本文主要对ThreadLocal进行了相对全面的分析,从它的使用场景、原理以及源码分析、产生OOM的原因以及一些使用上的注意,相信通过本文的学习,大家对于ThreadLocal会有更加深刻的理解。

 

文章转自公众号:慕枫技术笔记

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已于2022-6-6 17:47:43修改
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