深入ThreadLocal的內部機制
深入ThreadLocal的內部機制
早在JDK 1.2的版本中就提供java.lang.ThreadLocal，ThreadLocal為解決多線程程序的并發問題提供了一種新的思路。使用這個工具類可以很簡潔地編寫出優美的多線程程序。ThreadLocal并不是一個Thread，而是Thread的局部變量。當使用ThreadLocal維護變量時，ThreadLocal為每個使用該變量的線程提供獨立的變量副本。
ThreadLocal的接口方法：
void set(Object value)：設置當前線程的線程局部變量的值。
public Object get()：該方法返回當前線程所對應的線程局部變量。
public void remove()：將當前線程局部變量的值刪除，目的是為了減少內存的占用，該方法是JDK 5.0新增的方法。
需要指出的是，當線程結束后，對應該線程的局部變量將自動被垃圾回收，
所以顯式調用該方法清除線程的局部變量并不是必須的操作，但它可以加快內存回收的速度。
protected Object initialValue()：返回該線程局部變量的初始值，該方法是一個protected的方法，顯然是為了讓子類覆蓋而設計的。
這個方法是一個延遲調用方法，在線程第1次調用get()或set(Object)時才執行，
并且僅執行1次。ThreadLocal中的缺省實現直接返回一個null。
在JDK5.0中，ThreadLocal已經支持泛型，該類的類名已經變為ThreadLocal<T>。
ThreadLocal是如何做到為每一個線程維護變量的副本的呢？其實實現的思路很簡單：在ThreadLocal類中有一個Map，用于存儲每一個線程的變量副本
模擬ThreadLocal代碼清單：
package cn.itcast.ref;
import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Random;
public class MyThreadLocal {
//使用同步的map維護對象
private static Map<Thread,Object> map =
Collections.synchronizedMap(new HashMap<Thread,Object>());
public static Object get(){
//獲取當前線程
Thread currentThread = Thread.currentThread();
Object o = map.get(currentThread);
if(o==null){
o = new Random().nextInt(100);//假設是一個隨機數
map.put(currentThread, o);
}
return o;
}
public static void remove(){
Thread currentThread = Thread.currentThread();
if(map.containsKey(currentThread)){
map.remove(currentThread);
}
}
}
雖然這個ThreadLocal實現版本顯得比較幼稚，但它和JDK所提供的ThreadLocal類在實現思路上是相近的。
測試代碼清單：
@Test
public void testMyThreadLocal(){
Object o1 = MyThreadLocal.get();
Object o2 = MyThreadLocal.get();
//以下因為是同一個線程所有值相同
System.err.println(o1+","+o2);
new Thread(){
public void run() {
//在新的線程中獲取對象為不同的值
Object o3 = MyThreadLocal.get();
System.err.println("o3:"+o3);
};
}.start();
}
12.1、何時清除對象的問題
ThreadLocal可以很好的維護線程局部的對象，那么它是如何做到及時將對象從內存中回收的呢？
遍觀ThreadLocal的源代碼可知，ThreadLocal是通過弱引用實現對象可以在內存被及時清回收的，以下是從ThreadLocal內部類Entry的源代碼，可見Entry內部是WeakReferences（弱引用）的子類，即一個弱引用而已：
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
12.2、對象的引用
從JDK1.2版本開始，把對象的引用分為四種級別，從而使程序能更加靈活的控制對象的生命周期。這四種級別由高到低依次為：強引用、軟引用、弱引用和虛引用。
1．強引用
本章前文介紹的引用實際上都是強引用，這是使用最普遍的引用。如果一個對象具有強引用，那就類似于必不可少的生活用品，垃圾回收器絕不會回收它。當內存空 間不足，Java虛擬機寧愿拋出OutOfMemoryError錯誤，使程序異常終止，也不會靠隨意回收具有強引用的對象來解決內存不足問題。
2．軟引用（SoftReference）
如果一個對象只具有軟引用，那就類似于可有可物的生活用品。如果內存空間足夠，垃圾回收器就不會回收它，如果內存空間不足了，就會回收這些對象的內存。只要垃圾回收器沒有回收它，該對象就可以被程序使用。軟引用可用來實現內存敏感的高速緩存。軟引用可以和一個引用隊列（ReferenceQueue）聯合使用，如果軟引用所引用的對象被垃圾回收，Java虛擬機就會把這個軟引用加入到與之關聯的引用隊列中。
3．弱引用（WeakReference）
如果一個對象只具有弱引用，那就類似于可有可物的生活用品。弱引用與軟引用的區別在于：只具有弱引用的對象擁有更短暫的生命周期。在垃圾回收器線程掃描它 所管轄的內存區域的過程中，一旦發現了只具有弱引用的對象，不管當前內存空間足夠與否，都會回收它的內存。不過，由于垃圾回收器是一個優先級很低的線程， 因此不一定會很快發現那些只具有弱引用的對象。弱引用可以和一個引用隊列（ReferenceQueue）聯合使用，如果弱引用所引用的對象被垃圾回收，Java虛擬機就會把這個弱引用加入到與之關聯的引用隊列中。
4．虛引用（PhantomReference）
"虛引用"顧名思義，就是形同虛設，與其他幾種引用都不同，虛引用并不會決定對象的生命周期。如果一個對象僅持有虛引用，那么它就和沒有任何引用一樣，在任何時候都可能被垃圾回收。虛引用主要用來跟蹤對象被垃圾回收的活動。虛引用與軟引用和弱引用的一個區別在于：虛引用必須和引用隊列（ReferenceQueue）聯合使用。當垃 圾回收器準備回收一個對象時，如果發現它還有虛引用，就會在回收對象的內存之前，把這個虛引用加入到與之關聯的引用隊列中。程序可以通過判斷引用隊列中是 否已經加入了虛引用，來了解被引用的對象是否將要被垃圾回收。程序如果發現某個虛引用已經被加入到引用隊列，那么就可以在所引用的對象的內存被回收之前采取必要的行動。
為弱引用使用較多：
弱引用的示例代碼：
/**
* 弱引用的示例
*/
@Test
public void testRef2() throws Exception{
//聲明一個引用隊列
ReferenceQueue<Person> pp = new ReferenceQueue<Person>();
//聲明一個弱引用對象,引用一個Person對象
WeakReference<Person> rq = new WeakReference<Person>(new Person("弱引用"),pp);
//催促垃圾回收，由于Person沒有被任何變量引用，所以會被回收
System.gc();
//給垃圾回收器留出足夠的時間
Thread.sleep(1000);
//被回收以后，獲取到的p對象將變成null值
Person p = rq.get();
System.err.println("ppp:"+p);
//被回收以后的對象，將會放到回收隊列中，但已經不可以再使用
Reference<? extends Person> ref= pp.poll();
//如果有對象已經被回收，則返回一個對象，否則返回null
System.err.println(">>:"+ref);
}
模擬使用弱引用實現的ThreadLoale
package cn.itcast.ref;
import java.lang.ref.WeakReference;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class MyThreadLocale{
//聲明為實例成員變量
private Map<MyThreadLocale, WeakReference<Object>> mm
= new HashMap<MyThreadLocale, WeakReference<Object>>();
public void set(Object t){
mm.put(this,new WeakReference<Object>(t));
}
public Object get(){
WeakReference<Object> wk = mm.get(this);
if(wk==null){
return null;
}else{
Object o = wk.get();
return o;
}
}
}
測試代碼：
@Test
public void testWeak(){
MyThreadLocale mm = new MyThreadLocale();
mm.set(new Dog("Jack"));
Object o = mm.get();//只要是被強引用就不會被回收
System.gc();
Object oo = mm.get();
System.err.println("返回的值為："+oo);
}
以下是Dog類：
class Dog{
private String name;
public Dog(String name){
this.name=name;
}
@Override
public String toString() {
return "Dog [name=" + name + "]";
}
@Override
protected void finalize() throws Throwable {
System.err.println("OKOKOKK");
}
}