volatile
原理
volatile能保证可见性和一定程度的顺序性。
变量被volatile修饰时,线程对变量进行写操作时jvm会向处理器发送lock前缀指令,lock前缀指令相当于内存屏障。
内存屏障的功能
- 写操作修改的值会立即刷新到主内存,并设置其他线程的缓存无效,线程读取变量必需从主内存读取新值,保证了可见性。
- 禁止指令重排序,后面的指令不能再内存屏障之前,前面的指令不能再内存屏障之后,保证一定程度的顺序性。
使用场景
- 单例模式双重检查,由于编译器、处理器会进行指令重排序,在多线程下,线程有可能获取到未完全构造的对象引用。
- 状态标志。例如Thread的threadStatus。用于实时反应状态
- 实时共享变量。例如一个变量保存温度传感器的值,其他线程需要读取最新的值。
- volatile bean模式。许多框架为易变数据的持有者(例如 HttpSession)提供容器,容器中的对象必需是线程安全的。volatile bean,类的成员变量都用volatile修饰,getter、settter需是最普通的。最普通就是平常的写法,没有特殊关键字的修饰。
- 开销较低的读-写锁策略。volatile修饰数据,写操作采用同步方案,读操作返回数据。
ThreadLocal
原理
每个线程Thread都有一个ThreadLocalMap的变量threadLocals。
ThreadLocal不存储对象,对象存储于每个线程的ThreadLocalMap。ThreadLocal就是对当前线程的ThreadLocalMap进行增删改查。
ThreadLocal中的内存泄露问题
ThreadLocalMap的key是弱引用,这个key就是ThreadLocal对象。
若ThreadLocal变量被设置为null后,且没有强引用指向这个ThreadLocal对象,根据垃圾回收的可达性分析算法,该ThreadLocal对象将被回收,ThreadLocalMap中某个Entry的key就会变为null,不能再使用的value无法释放内存,造成内存泄露。
ThreadLocalMap的补救措施,调用getEntry()、set()、remove()方法会清除key为null的entry。但不调用这三个方法仍然会有内存泄露问题,因此当ThreadLocal使用完时应当remove掉。
适用场景
- 数据库连接。每个线程保存一个数据库连接,线程内使用同一个连接,连接与线程同生命周期,避免频繁创建连接,复用性高。
- session管理。每个线程保存一个session,在线程内共享一个session,线程结束时销毁session,避免频繁创建、销毁session。