ThreadLocal是什么？
話不多說(shuō)，首先直接給上JDK的解釋：
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).
簡(jiǎn)單翻譯一下，ThreadLocal類用于提供線程局部變量，這些變量與普通的變量不同之處在于每個(gè)線程訪問(wèn)該變量的時(shí)候都有各自獨(dú)立的變量副本，通常是用于希望將狀態(tài)跟線程相關(guān)聯(lián)的一些場(chǎng)景。
ThreadLocal怎么用？
如果單憑上述的解釋還覺(jué)得比較抽象的話，那么我們就寫(xiě)一段代碼看看具體是啥效果：
public class Client {
private static ThreadLocal<String> localStr = new ThreadLocal<String>(){
@Override
protected String initialValue(){
return "initial localStr value!";
}
};
// 也可以使用如下方法給ThreadLocal變量提供初始值
// private static ThreadLocal<String> localStr = ThreadLocal.withInitial(() -> "initial localStr value!");
public static void main(String[] args) {
Thread[] threads = new Thread[5];
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
threads[i] = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " before set :" + localStr.get());
localStr.set(Thread.currentThread().getName());
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " after set :" + localStr.get());
}
}, "Thread-"+i);
}
for (Thread t : threads){
t.start();
}
}
}
輸出結(jié)果：
Thread-0 before set :initial localStr value!
Thread-0 after set :Thread-0
Thread-1 before set :initial localStr value!
Thread-1 after set :Thread-1
Thread-2 before set :initial localStr value!
Thread-2 after set :Thread-2
Thread-3 before set :initial localStr value!
Thread-3 after set :Thread-3
Thread-4 before set :initial localStr value!
Thread-4 after set :Thread-4
從代碼和輸出結(jié)果可以看出，localStr這個(gè)靜態(tài)變量在每個(gè)thread當(dāng)中都是互相獨(dú)立的，也就是說(shuō)對(duì)這個(gè)變量進(jìn)行多線程操作是線程安全的，我們不需要對(duì)其進(jìn)行鎖操作。
ThreadLocal怎么實(shí)現(xiàn)的？
知道了ThreadLocal類怎么使用，那我們就會(huì)想它是怎么實(shí)現(xiàn)這種效果的，或者說(shuō)是通過(guò)什么辦法將變量副本跟Thread對(duì)象進(jìn)行了關(guān)聯(lián)，下面我們看下ThreadLocal類的幾個(gè)主要方法和靜態(tài)內(nèi)部類（上傳了下截圖發(fā)現(xiàn)好大，不知道怎么調(diào)整大小，就此作罷）：
- 靜態(tài)內(nèi)部類 static class ThreadLocalMap{}
- public T get()
- public void set(T value)
- public void remove()
對(duì)應(yīng)方法實(shí)現(xiàn)如下：
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();
}
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
public void remove() {
ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
if (m != null)
m.remove(this);
}
我們可以看到三個(gè)方法里面都有一個(gè)getMap方法，傳入的參數(shù)是當(dāng)前線程對(duì)象，返回的是當(dāng)前線程所關(guān)聯(lián)的ThreadLocalMap對(duì)象，具體看getMap方法和Thread類的代碼：
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
簡(jiǎn)單到不能再簡(jiǎn)單的一段代碼有木有，threadLocals這個(gè)玩意兒是Thread類的一個(gè)成員變量。所以getMap方法返回的就是Thread對(duì)象的一個(gè)成員變量，所以不同Thread都有各自的一份ThreadLocalMap。好，到目前為止，我們終于發(fā)現(xiàn)了，原來(lái)真正存儲(chǔ)變量副本的地方是在ThreadLocal類里面的一個(gè)靜態(tài)內(nèi)部類ThreadLocalMap當(dāng)中。
那我們?cè)倮^續(xù)看ThreadLocalMap類是怎么把變量值存放起來(lái)的：
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
ThreadLocalMap當(dāng)中又定義了一個(gè)靜態(tài)內(nèi)部類Entry來(lái)存放具體的數(shù)據(jù)，這是個(gè)key，value結(jié)構(gòu)的，真正存儲(chǔ)變量副本的地方是Entry里面的value。由于Entry繼承了WeakReference<ThreadLocal<?>>（思考一下這里為什么要用弱引用呢？），因此ThreadLocalMap當(dāng)中的這個(gè)key是用的弱引用，這樣設(shè)計(jì)的目的是當(dāng)內(nèi)存空間不足的時(shí)候，key會(huì)被GC回收掉。
那是不是說(shuō)有了這個(gè)弱引用，ThreadLocalMap就不會(huì)發(fā)生內(nèi)存泄漏了呢？不是的，下面讓我們來(lái)理一理上面第二部分給出的那段代碼的內(nèi)存使用示意圖（簡(jiǎn)單起見(jiàn)，這里假設(shè)代碼里只創(chuàng)建了一個(gè)線程）：
這里假設(shè)我將ThreadLocalRef = null，也就是把ThreadLocalRef指向ThreadLocal的強(qiáng)引用（Strong Reference）打斷，由于Key指向的的ThreadLocal是弱引用，因此當(dāng)內(nèi)存空間不足時(shí)，ThreadLocal就會(huì)被GC回收掉Key就指向了null，也就是說(shuō)這個(gè)Entry里的value永遠(yuǎn)沒(méi)人能夠訪問(wèn)到，同時(shí)由于保持著Current Thread Ref -> Current Thread -> Map -> Entry的強(qiáng)引用鏈，因此value的數(shù)據(jù)不會(huì)被GC回收，這就造成了內(nèi)存泄漏問(wèn)題。
有人會(huì)說(shuō)，當(dāng)thread對(duì)象被GC回收時(shí)，Current Thread Ref -> Current Thread 的強(qiáng)引用鏈不就斷了嗎，這下Heap里面的那坨東西總會(huì)被回收了吧？
是的，沒(méi)錯(cuò)。不過(guò)一般框架底層都會(huì)使用線程池來(lái)創(chuàng)建和管理線程，這時(shí)候線程用完是回到線程池當(dāng)中進(jìn)行復(fù)用的，并不會(huì)直接銷毀，這時(shí)候就會(huì)內(nèi)存泄漏。
好在，ThreadLocalMap的設(shè)計(jì)者已經(jīng)考慮到這種情況，也加上了一些防護(hù)措施：在ThreadLocal的get()，set()，remove()的時(shí)候都會(huì)清除線程ThreadLocalMap里所有key為null的value。這些被動(dòng)預(yù)防措施只是降低了內(nèi)存泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，但并不能夠保證，因此需要我們?cè)谑褂卯?dāng)中特別注意，在使用完ThreadLocal對(duì)象后，一定要調(diào)用remove()！。
講到這里差不多講完了，那么最后可以再看看下面的代碼，想想輸出結(jié)果是什么？
public class Client {
private static final ClassA a = new ClassA();
private static ThreadLocal<ClassA> local = new ThreadLocal<ClassA>();
public static void main(String[] args) {
Thread[] threads = new Thread[5];
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
threads[i] = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
local.set(a);
local.get().setNum(local.get().getNum() + 5);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " after set :" + local.get().getNum());
}
}, "Thread-"+i);
}
for (Thread t : threads){
t.start();
}
}
}
class ClassA{
private int num;
int getNum() {
return num;
}
void setNum(int num) {
this.num = num;
}
}
參考文章：
http://www.importnew.com/22039.html
https://www.toutiao.com/a6586218943701058061
