并发编程-Threadlocal

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Threadlocal： 各个线程独有的局部变量，相互之间不受影响。
它主要有四个方法initialValue()、get()、set()和remove(),底层采用了map集合形式进行存放，key为当前线程ID。

ThreadLocal的优势

1.多线程的情况下，每个线程之间相互隔离
2.传递参数

ThreadLocal的应用场景

• Spring中使用的request对象、session对象

HttpServletRequest request = ((ServletRequestAttributes) RequestContextHolder
        .getRequestAttributes()).getRequest();

private static final ThreadLocal<RequestAttributes> requestAttributesHolder =
      new NamedThreadLocal<>("Request attributes");

private static final ThreadLocal<RequestAttributes> inheritableRequestAttributesHolder =
      new NamedInheritableThreadLocal<>("Request context");

• Spring中使用的事务传播行为：事务标识、jdbc链接等都放在ThreadLocal中

ThreadLocal内部结构

1.Thread类之中有一个属性threadLocals，内部有一个Entry数组属性，类似于map，不同的是用set方法，非put。
2.Entry key存放的是ThreadLocal对象 ，value存放的是我们存储的对象。
3.set方法调用时，判断key是否存在，如果为空则创建。当前threadlocal为key，value存放我们塞入的值。
存在则更新value值。

ThreadLocal内存泄露问题

threadlocal里面的Entry extends WeakReference（弱引用）
弱引用的特点是只能存在于下一次gc之前，发生minorgc majorgc就会被回收，造成key变为空，value还会被栈使用，也就造成了内存泄露问题。

ThreadLocal自身的清理过程

在ThreadLocal的get(),set(),remove()的时候都会清除线程ThreadLocalMap里所有key为null的value。

image.png

如何避免内存泄露

• 1. 可以自己调用remove方法将不要的数据移除避免内存泄漏的问题
• 2. 每次在做set方法的时候会清除之前 key为null
• 3.使用java反射机制获取当前线程对应的ThreadLocalMap ，手动移除

为什么线程中的ThreadLocal采用弱引用而不是强引用

• 如果key是为强引用：

当我们现在将ThreadLocal 的引用指向为null，但是每个线程中有自己独立ThreadLocalMap还一直在继续持有该对象，但是我们ThreadLocal 对象不会被回收，就会发生ThreadLocal内存泄漏的问题。

• 如果key是为弱引用：

当我们现在将ThreadLocal 的引用指向为null，Entry 中的key指向为null，但是下次调用set方法的时候，会根据判断如果key空的情况下，直接删除，有可能会发生Entry 发生内存泄漏的问题。

不管是用强引用还是弱引用都是会发生内存泄漏的问题。弱引用中不会发生ThreadLocal内存泄漏的问题。
但是最终根本的原因Threadlocal内存泄漏的问题，产生于ThreadLocalMap与我们当前线程的生命周期一样，如果没有手动的删除的情况下，就有可能会发生内存泄漏的问题。

为什么线程中的ThreadLocalMap 底层数组Entry实现

因为threadlocal可能会用多次，比如：

ThreadLocal的缺陷

1.父线程不会传递给子线程

private static ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal();

public static void main(String[] args) {
    threadLocal.set("123456");
    System.out.println("父线程的值:"+threadLocal.get());
    new Thread(()->{
        System.out.println("子线程的值:"+threadLocal.get());
    }).start();
}

打印：
父线程的值:123456
子线程的值:null

使用InheritableThreadLocal可解决父子传递【原理：在调用init方法时，会将父类的值一一复制放入子类线程中】

private static ThreadLocal threadLocal = new InheritableThreadLocal();
public static void main(String[] args) {
    threadLocal.set("123456");
    System.out.println("父线程的值:"+threadLocal.get());
    new Thread(()->{
        System.out.println("子线程的值:"+threadLocal.get());
    }).start();
}
打印：
父线程的值:123456
子线程的值: 123456

2.线程池传递问题

使用线程池后，子线程不随父线程而改变

private static ThreadLocal threadLocal = new InheritableThreadLocal();
private static ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(1);
public static void main(String[] args) {
    threadLocal.set("123456");
    System.out.println("父线程首次的值:"+threadLocal.get());
    Thread thread = new Thread(() -> {
        System.out.println("子线程的值:" + threadLocal.get());
    });
    service.submit(thread);
    threadLocal.set("7890j");
    System.out.println("父线程修改后的值:"+threadLocal.get());
    service.submit(thread);
}

打印：
父线程首次的值:123456
父线程修改后的值:7890j
子线程的值:123456
子线程的值:123456

使用第三方的TransmittableThreadLocal解决线程池传递

<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>transmittable-thread-local</artifactId>
    <version>2.10.2</version>
</dependency>

private final static ExecutorService execute = Executors.newFixedThreadPool(1);
private static final ThreadLocal<String> threadLocal = new TransmittableThreadLocal<>();

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    //第一次设置值为1
    threadLocal.set("1");
    execute.submit(TtlRunnable.get(() ->
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                    + " 第一次打印ThreadLocal值:" + threadLocal.get())
    ));
    Thread.sleep(1000);
    //第二次设置值为2
    threadLocal.set("2");
    execute.submit(TtlRunnable.get(() ->
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                    + " 第二次打印ThreadLocal值:" + threadLocal.get())
    ));
    Thread.sleep(1000);
    execute.shutdown();
}
打印：
pool-1-thread-1 第一次打印ThreadLocal值:1
pool-1-thread-1 第二次打印ThreadLocal值:2

在我们开发中，可能要使用hystrix框架，而此框架默认使用线程池隔离，那么在我们Controller 就无法使用RequestContextHolder来获取request。在实际开发中可以使用信号量隔离来解决这种问题，还可以重写 hystrix中的HystrixConcurrencyStrategy并重写wrapCallable 方法

Threadlocal 与Synchronized

1.共同特征：都可以解决线程安全问题
2.Threadlocal 占内存、Synchronized不是很占内存
Synchronized 当多个线程在同时共享到同一个全局变量的时候，只能有一个线程对该变量做修改操作。缺陷：效率非常低 以时间换空间方式
Threadlocal 每个线程中有独立的缓存的局部变量，以空间换时间的方式提高效率。

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