前言：
? ? ? ? ? 相信讀者在網(wǎng)上也看了很多關(guān)于ThreadLocal的資料，很多博客都這樣說(shuō)：ThreadLocal為解決多線程程序的并發(fā)問(wèn)題提供了一種新的思路涡戳；ThreadLocal的目的是為了解決多線程訪問(wèn)資源時(shí)的共享問(wèn)題结蟋。如果你也這樣認(rèn)為，那現(xiàn)在給你10秒鐘渔彰，清空之前對(duì)ThreadLocal的錯(cuò)誤認(rèn)知嵌屎！
一、什么是ThreadLocal恍涂？
? ? ? ? 根據(jù)JDK源碼中的注釋翻譯過(guò)來(lái)就是：ThreadLocal類(lèi)用來(lái)提供線程內(nèi)部的局部變量宝惰。這種變量在多線程環(huán)境下訪問(wèn)（通過(guò)get或者set方法訪問(wèn)）時(shí)能保證各個(gè)線程里的變量相對(duì)獨(dú)立于其他線程內(nèi)的變量。ThreadLocal實(shí)例通常來(lái)說(shuō)都是private static類(lèi)型的再沧，用于關(guān)聯(lián)線程和線程的上下文尼夺。通俗地說(shuō)：ThreadLocal為每一個(gè)線程維護(hù)了一份自己的變量，在自己線程內(nèi)傳遞产园，不受其他線程影響汞斧。
二、為什么要用ThreadLocal什燕？
? ? ? ? 在當(dāng)今的互聯(lián)網(wǎng)高并發(fā)的時(shí)代，同一個(gè)請(qǐng)求在一秒鐘之內(nèi)可能會(huì)發(fā)出成千上萬(wàn)次甚至更多竞端，如此之大的并發(fā)亮屎即，服務(wù)器在維護(hù)變量的必須要考慮線程安全問(wèn)題，如果使用同步鎖來(lái)保證一個(gè)變量在同一時(shí)間只能被一個(gè)線程訪問(wèn)事富，那么在高并發(fā)量的環(huán)境下技俐，服務(wù)器性能必然不能達(dá)到要求。此時(shí)就需要用到ThreadLocal來(lái)為每一個(gè)線程去維護(hù)獨(dú)立的變量统台。
三雕擂、ThreadLocal的用法
舉一個(gè)栗子
? ? ? private static final ThreadLocal<Boolean> flag = new ThreadLocal<Boolean>()
{
@Override
protected Boolean initialValue()
{
return false;
}
};
在定義變量的時(shí)候建議重寫(xiě)初始化方法，設(shè)置變量初始值贱勃。
flag.set(true);
調(diào)用其set()方法設(shè)置變量值井赌。
flag.get();
調(diào)用其get()方法過(guò)去變量副本的值。
flag.remove();
調(diào)用其remove()方法贵扰，清空變量副本仇穗，防止多線程訪問(wèn)導(dǎo)致邏輯錯(cuò)誤。
四戚绕、ThreadLocal的基本原理
ThreadLocal源碼分析：
initialValue函數(shù)用來(lái)設(shè)置ThreadLocal的初始值
protected T initialValue() {
? ? ? ? return null;
? ? }
ThreadLocal的get方法:
public T get() {
? ? ? ? Thread t = Thread.currentThread();
? ? ? ? ThreadLocalMap map = getMap(t);
? ? ? ? if (map != null) {
? ? ? ? ? ? ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
? ? ? ? ? ? if (e != null) {
? ? ? ? ? ? ? ? @SuppressWarnings("unchecked")
? ? ? ? ? ? ? ? T result = (T)e.value;
? ? ? ? ? ? ? ? return result;
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
? ? ? ? return setInitialValue();
? ? }
根據(jù)當(dāng)前線程獲取到當(dāng)前線程維護(hù)的map纹坐，然后從map中獲取對(duì)應(yīng)的變量值，如果為空就調(diào)用設(shè)置初始值方法進(jìn)行初始化舞丛。
ThreadLocal的setInitialValue方法：
private T setInitialValue() {
? ? ? ? T value = initialValue();
? ? ? ? Thread t = Thread.currentThread();
? ? ? ? ThreadLocalMap map = getMap(t);
? ? ? ? if (map != null)
? ? ? ? ? ? map.set(this, value);
? ? ? ? else
? ? ? ? ? ? createMap(t, value);
? ? ? ? return value;
? ? }
setInitialValue()方法耘子，先調(diào)用初始化方法得到變量的初始值果漾，然后存入map中，如果map為空直接創(chuàng)建一個(gè)map谷誓，并將變量和其初始值保存绒障。
ThreadLocal的createMap方法：
void createMap(Thread t, T firstValue) {
? ? ? ? t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
? ? }
創(chuàng)建map方法很簡(jiǎn)單，在此不多解釋片林。
ThreadLocal的set方法：
public void set(T value) {
? ? ? ? Thread t = Thread.currentThread();
? ? ? ? ThreadLocalMap map = getMap(t);
? ? ? ? if (map != null)
? ? ? ? ? ? map.set(this, value);
? ? ? ? else
? ? ? ? ? ? createMap(t, value);
? ? }
同get()方法一樣先拿到map端盆，然后將變量的值進(jìn)行保存，如果map為空就調(diào)用上面的createMap(t, value)方法费封。
ThreadLocal的remove()方法：
public void remove() {
? ? ? ? ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
? ? ? ? if (m != null)
? ? ? ? ? ? m.remove(this);
? ? }
先獲取map焕妙，然后將key所對(duì)應(yīng)的鍵值對(duì)移除。
ThreadLocalMap是使用ThreadLocal的弱引用作為Key的一個(gè)map弓摘，大致源碼如下：
static class ThreadLocalMap {
? ? ? ? /**
? ? ? ? * The entries in this hash map extend WeakReference, using
? ? ? ? * its main ref field as the key (which is always a
? ? ? ? * ThreadLocal object).? Note that null keys (i.e. entry.get()
? ? ? ? * == null) mean that the key is no longer referenced, so the
? ? ? ? * entry can be expunged from table.? Such entries are referred to
? ? ? ? * as "stale entries" in the code that follows.
? ? ? ? */
? ? ? ? static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
? ? ? ? ? ? /** The value associated with this ThreadLocal. */
? ? ? ? ? ? Object value;
? ? ? ? ? ? Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
? ? ? ? ? ? ? ? super(k);
? ? ? ? ? ? ? ? value = v;
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
...
...
}
ThreadLocalMap是Thread類(lèi)維護(hù)的一個(gè)map焚鹊。key是ThreadLocal變量，value是值
以下是引用關(guān)系圖韧献，實(shí)線表示強(qiáng)引用末患，虛線表示弱引用：
如上圖，ThreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作為key锤窑，如果一個(gè)ThreadLocal沒(méi)有外部強(qiáng)引用引用他璧针，那么系統(tǒng)gc的時(shí)候，這個(gè)ThreadLocal勢(shì)必會(huì)被回收渊啰，這樣一來(lái)探橱，ThreadLocalMap中就會(huì)出現(xiàn)key為null的Entry，但是這個(gè)時(shí)候沒(méi)有必要擔(dān)心會(huì)造成內(nèi)存泄漏绘证，在JDK的ThreadLocalMap的設(shè)計(jì)中已經(jīng)考慮到這種情況隧膏，也加上了一些防護(hù)措施，下面是ThreadLocalMap的getEntry方法的源碼：
private Entry getEntry(ThreadLocal<?> key) {
? ? ? ? ? ? int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
? ? ? ? ? ? Entry e = table[i];
? ? ? ? ? ? if (e != null && e.get() == key)
? ? ? ? ? ? ? ? return e;
? ? ? ? ? ? else
? ? ? ? ? ? ? ? return getEntryAfterMiss(key, i, e);
? ? ? ? }
getEntryAfterMiss函數(shù)的源碼：
private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal<?> key, int i, Entry e) {
? ? ? ? ? ? Entry[] tab = table;
? ? ? ? ? ? int len = tab.length;
? ? ? ? ? ? while (e != null) {
? ? ? ? ? ? ? ? ThreadLocal<?> k = e.get();
? ? ? ? ? ? ? ? if (k == key)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return e;
? ? ? ? ? ? ? ? if (k == null)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? expungeStaleEntry(i);
? ? ? ? ? ? ? ? else
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? i = nextIndex(i, len);
? ? ? ? ? ? ? ? e = tab[i];
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? return null;
? ? ? ? }
expungeStaleEntry函數(shù)的源碼：
private int expungeStaleEntry(int staleSlot) {
? ? ? ? ? ? Entry[] tab = table;
? ? ? ? ? ? int len = tab.length;
? ? ? ? ? ? // expunge entry at staleSlot
? ? ? ? ? ? tab[staleSlot].value = null;
? ? ? ? ? ? tab[staleSlot] = null;
? ? ? ? ? ? size--;
? ? ? ? ? ? // Rehash until we encounter null
? ? ? ? ? ? Entry e;
? ? ? ? ? ? int i;
? ? ? ? ? ? for (i = nextIndex(staleSlot, len);
? ? ? ? ? ? ? ? (e = tab[i]) != null;
? ? ? ? ? ? ? ? i = nextIndex(i, len)) {
? ? ? ? ? ? ? ? ThreadLocal<?> k = e.get();
? ? ? ? ? ? ? ? if (k == null) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? e.value = null;
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? tab[i] = null;
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? size--;
? ? ? ? ? ? ? ? } else {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? int h = k.threadLocalHashCode & (len - 1);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (h != i) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? tab[i] = null;
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // Unlike Knuth 6.4 Algorithm R, we must scan until
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // null because multiple entries could have been stale.
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? while (tab[h] != null)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? h = nextIndex(h, len);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? tab[h] = e;
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? return i;
? ? ? ? }
整理一下ThreadLocalMap的getEntry函數(shù)的流程：
1. 首先從ThreadLocal的直接索引位置(通過(guò)ThreadLocal.threadLocalHashCode & (len-1)運(yùn)算得到)獲取Entry e嚷那，如果e不為null并且key相同則返回e胞枕；
2. 如果e為null或者key不一致則向下一個(gè)位置查詢，如果下一個(gè)位置的key和當(dāng)前需要查詢的key相等魏宽，則返回對(duì)應(yīng)的Entry腐泻，否則，如果key值為null湖员，則擦除該位置的Entry贫悄，否則繼續(xù)向下一個(gè)位置查詢。
? ? ? 在這個(gè)過(guò)程中遇到的key為null的Entry都會(huì)被擦除娘摔，那么Entry內(nèi)的value也就沒(méi)有強(qiáng)引用鏈窄坦，自然會(huì)被回收，所以并不會(huì)發(fā)生內(nèi)存溢出，但是為了程序效率以及安全性鸭津，我們建議最好手動(dòng)點(diǎn)用remove()方法去釋放內(nèi)存彤侍。
