ThreadLocal概述

學(xué)習(xí)一個東西首先要知道為什么要引入它芯义，就是我們能用它來干什么端礼。所以我們先來看看ThreadLocal對我們到底有什么用刘莹，然后再來看看它的實(shí)現(xiàn)原理暇藏。

ThreadLocal如果單純從名字上來看像是“本地線程"這么個意思，只能說這個名字起的確實(shí)不太好靴迫，很容易讓人產(chǎn)生誤解惕味，ThreadLocalVariable（線程本地變量）應(yīng)該是個更好的名字。我們先看一下官方對ThreadLocal的描述：

This class provides thread-local variables.  These variables differ from their normal counterparts in that each
thread that accesses one (via its {@code get} or {@code set} method) has its own, independently initialized
copy of the variable.  {@code ThreadLocal} instances are typically private static fields in classes that wish
to associate state with a thread (e.g., a user ID or Transaction ID).

API表達(dá)了下面幾種觀點(diǎn)：

1玉锌、ThreadLocal不是線程名挥，是用來提供線程內(nèi)部的局部變量，你可以先簡單理解為線程類的屬性變量主守。

2禀倔、多線程環(huán)境中每個線程有自己的ThreadLocal的變量‘拷貝’榄融，（通過get或set方法訪問）時能保證各個線程里的變量線程相對獨(dú)立于其他線程內(nèi)的變量，修改本線程局部變量不影響其他線程中的局部變量救湖。

3愧杯、ThreadLocal實(shí)例通常來說都是private static類型。

總結(jié)：

1鞋既、每個線程都有自己的局部變量

每個線程都有一個獨(dú)立于其他線程的上下文來保存這個變量力九，一個線程的本地變量對其他線程是不可見的（有前提，后面解釋）

2涛救、獨(dú)立于變量的初始化副本

ThreadLocal可以給一個初始值畏邢，而每個線程都會獲得這個初始化值的一個副本业扒，這樣才能保證不同的線程都有一份拷貝检吆。

3、狀態(tài)與某一個線程相關(guān)聯(lián)

ThreadLocal 不是用于解決共享變量的問題的程储，不是為了協(xié)調(diào)線程同步而存在蹭沛，而是為了方便每個線程處理自己的狀態(tài)而引入的一個機(jī)制，理解這點(diǎn)對正確使用ThreadLocal至關(guān)重要章鲤。

ThreadLocal適用于資源共享但不需要維護(hù)狀態(tài)的情況摊灭，也就是一個線程對資源的修改，不影響另一個線程的運(yùn)行败徊；這種設(shè)計是“空間換時間”帚呼，synchronized順序執(zhí)行是“時間換取空間”。

ThreadLocal的主要應(yīng)用場景為按線程多實(shí)例（每個線程對應(yīng)一個實(shí)例）的對象的訪問皱蹦，并且這個對象很多地方都要用到煤杀。例如：同一個網(wǎng)站登錄用戶，每個用戶服務(wù)器會為其開一個線程沪哺，每個線程中創(chuàng)建一個ThreadLocal沈自，里面存用戶基本信息等，在很多頁面跳轉(zhuǎn)時辜妓，會顯示用戶信息或者得到用戶的一些信息等頻繁操作枯途，這樣多線程之間并沒有聯(lián)系而且當(dāng)前線程也可以及時獲取想要的數(shù)據(jù)。

ThreadLocal實(shí)現(xiàn)原理

ThreadLocal可以看做是一個容器籍滴，容器里面存放著屬于當(dāng)前線程的變量酪夷。ThreadLocal類提供了四個對外開放的接口方法，這也是用戶操作ThreadLocal類的基本方法：

可以通過上述的幾個方法實(shí)現(xiàn)ThreadLocal中變量的訪問腥例，數(shù)據(jù)設(shè)置辅甥，初始化以及刪除局部變量，那ThreadLocal內(nèi)部是如何為每一個線程維護(hù)變量副本的呢燎竖？

其實(shí)在ThreadLocal類中有一個靜態(tài)內(nèi)部類ThreadLocalMap(其類似于Map)璃弄，用鍵值對的形式存儲每一個線程的變量副本，ThreadLocalMap中元素的key為當(dāng)前ThreadLocal對象构回，而value對應(yīng)線程的變量副本夏块，每個線程可能存在多個ThreadLocal。

ThreadLocal類源代碼：

/**
 * Returns the value in the current thread's copy of this
 * thread-local variable.  If the variable has no value for thecurrent thread, it is first initialized to the
 * value returned by an invocation of the {@link #initialValue} method.
 * @return the current thread's value of this thread-local
 */
public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();//當(dāng)前線程
    ThreadLocalMap map = getMap(t);//獲取當(dāng)前線程對應(yīng)的ThreadLocalMap
    if (map != null) {
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);//獲取對應(yīng)ThreadLocal的變量值
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    return setInitialValue();//若當(dāng)前線程還未創(chuàng)建ThreadLocalMap纤掸，則返回調(diào)用此方法并在其中調(diào)用createMap方法進(jìn)行創(chuàng)建并返回初始值脐供。
}

//設(shè)置變量的值
public void set(T value) {
   Thread t = Thread.currentThread();
   ThreadLocalMap map = getMap(t);
   if (map != null)
       map.set(this, value);
   else
       createMap(t, value);
}

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;
}

/**
 * 為當(dāng)前線程創(chuàng)建一個ThreadLocalMap的threadlocals,并將第一個值存入到當(dāng)前map中
 * @param t the current thread
 * @param firstValue value for the initial entry of the map
 */
void createMap(Thread t, T firstValue) {
    t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}

//刪除當(dāng)前線程中ThreadLocalMap對應(yīng)的ThreadLocal
public void remove() {
       ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
       if (m != null)
           m.remove(this);
}

上述是在ThreadLocal類中的幾個主要的方法，他們的核心都是對其內(nèi)部類ThreadLocalMap進(jìn)行操作借跪，下面看一下該類的源代碼：

static class ThreadLocalMap {
    //map中的每個節(jié)點(diǎn)Entry,其鍵key是ThreadLocal并且還是弱引用政己，這也導(dǎo)致了后續(xù)會產(chǎn)生內(nèi)存泄漏問題的原因。
    static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
        /** The value associated with this ThreadLocal. */
        Object value;

        Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
            super(k);
            value = v;
        }
    }
    /**
     * 初始化容量為16掏愁，以為對其擴(kuò)充也必須是2的指數(shù) 
     */
    private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
    /**
     * 真正用于存儲線程的每個ThreadLocal的數(shù)組歇由，將ThreadLocal和其對應(yīng)的值包裝為一個Entry。
     */
    private Entry[] table;


    ///....其他的方法和操作都和map的類似
}

總之果港，為不同線程創(chuàng)建不同的ThreadLocalMap沦泌，用線程本身為區(qū)分點(diǎn)，每個線程之間其實(shí)沒有任何的聯(lián)系辛掠，說是說存放了變量的副本谢谦，其實(shí)可以理解為為每個線程單獨(dú)new了一個對象。

內(nèi)存泄漏問題

在上面提到過萝衩，每個thread中都存在一個map回挽，map的類型是ThreadLocal.ThreadLocalMap。Map中的key為一個threadlocal實(shí)例欠气。這個Map的確使用了弱引用厅各，不過弱引用只是針對key。每個key都弱引用指向threadlocal预柒。當(dāng)把threadlocal實(shí)例置為null以后队塘，沒有任何強(qiáng)引用指向threadlocal實(shí)例，所以threadlocal將會被gc回收宜鸯。但是憔古，我們的value卻不能回收，因為存在一條從current thread連接過來的強(qiáng)引用淋袖。只有當(dāng)前thread結(jié)束以后鸿市，current thread就不會存在棧中，強(qiáng)引用斷開，Current Thread焰情，Map陌凳，value將全部被GC回收。

所以得出一個結(jié)論就是只要這個線程對象被gc回收内舟，就不會出現(xiàn)內(nèi)存泄露合敦，但在threadLocal設(shè)為null和線程結(jié)束這段時間不會被回收的，就發(fā)生了我們認(rèn)為的內(nèi)存泄露验游。其實(shí)這是一個對概念理解的不一致充岛，也沒什么好爭論的。最要命的是線程對象不被回收的情況耕蝉，這就發(fā)生了真正意義上的內(nèi)存泄露崔梗。比如使用線程池的時候，線程結(jié)束是不會銷毀的垒在，會再次使用的蒜魄。就可能出現(xiàn)內(nèi)存泄露。

雖然ThreadLocalMap已經(jīng)使用了weakReference爪膊，但是還是建議能夠顯示的使用remove方法权悟。