Java多线程之ThreadLocal浅析

ThreadLocal 是 Java 中的一个用于多线程编程的类库，它提供了一个线程局部变量，每一个线程都有自己独立的副本，可以对该变量进行读写操作，而且互不影响，解决了多线程环境下共享数据的问题。

使用 ThreadLocal

先看下 ThreadLocal 的使用方式：

public class ThreadLocal<T> {
    public void set(T value);
    public T get();
    public void remove();
}

• set：将当前线程下指定的 value 值放到 ThreadLocal 中。
• get：获取当前线程下的 ThreadLocal 中的值。
• remove：移除当前线程下的 ThreadLocal 值。

示例如下：

public class Demo {
    private static final ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {
        threadLocal.set(100);
        System.out.println("线程1：" + threadLocal.get());

        new Thread(() -> {
            threadLocal.set(200);
            System.out.println("线程2：" + threadLocal.get());
        }).start();

        new Thread(() -> {
            threadLocal.set(300);
            System.out.println("线程3：" + threadLocal.get());
        }).start();
    }
}

输出结果：

线程1：100
线程2：200
线程3：300

可以看到，不同的线程中存储的值是不同的，且互不影响。

ThreadLocal 实现原理

ThreadLocal 使用了一个 Map 来存储每个线程的值，每个线程都有自己对应的键值，所以在进行线程局部变量的操作时，实际上是在对当前线程维护的一个 Map 进行操作。

具体实现可以查看 ThreadLocal 的源码：ThreadLocal.java

避免 ThreadLocal 内存泄漏

由于 ThreadLocal 的实现机制，每个线程都对应 Map 中的一个 Entry，在使用完后需要将该 Entry 从 Map 中移除，否则可能会出现内存泄漏的问题。

示例代码：

public class Demo {
    private static final ThreadLocal<byte[]> bytes = ThreadLocal.withInitial(() -> new byte[1024 * 1024]);

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            new Thread(() -> {
                bytes.get();
                System.gc(); //手动触发 GC
            }).start();
        }
    }
}

在这个示例中，我们为每个线程都设置了一个 1M 的数组，每次进行 get 操作时，都会创建一个新的数组并返回。由于没有移除对应的 Entry，每个线程对应的 entry 不可被 GC 所回收，因此会出现内存泄漏的问题。

解决方法是在使用完 ThreadLocal 之后，手动调用 remove 接口来移除对应的 entry。

示例代码：

public class Demo {
    private static final ThreadLocal<byte[]> bytes = ThreadLocal.withInitial(() -> new byte[1024 * 1024]);

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            new Thread(() -> {
                bytes.get();
                bytes.remove();
                System.gc(); //手动触发 GC
            }).start();
        }
    }
}

在使用完成后，手动调用了 remove 接口，就可以避免内存泄漏问题。

总结

ThreadLocal 是 Java 多线程编程中的重要组件，能够在多线程环境下实现线程局部变量存储。在使用中需要注意防止内存泄漏问题的出现，确保在使用完一次后手动 remove 对应的 entry。