前言

ThreadLocal，很多地方叫做線程本地變量，也有些地方叫做線程本地存儲，其實意思差不多?？赡芎芏嗯笥讯贾繲hreadLocal為變量在每個線程中都創(chuàng)建了一個副本，那么每個線程可以訪問自己內(nèi)部的副本變量。

深入解析ThreadLocal類

在上面談到了對ThreadLocal的一些理解，那我們下面來看一下具體ThreadLocal是如何實現(xiàn)的。
先了解一下ThreadLocal類提供的幾個方法：

public T get() { }  
public void set(T value) { }  
public void remove() { }  
protected T initialValue() { }  

get()方法是用來獲取ThreadLocal在當前線程中保存的變量副本，
set()用來設置當前線程中變量的副本，
remove()用來移除當前線程中變量的副本，
initialValue()是一個protected方法，一般是用來在使用時進行重寫的，它是一個延遲加載方法，下面會詳細說明。

首先我們來看一下ThreadLocal類是如何為每個線程創(chuàng)建一個變量的副本的。
先看下get方法的實現(xiàn)：

第一句是取得當前線程，然后通過getMap(t)方法獲取到一個map，map的類型為ThreadLocalMap。
然后接著下面獲取到<key,value>鍵值對，注意這里獲取鍵值對傳進去的是 this（即當前ThreadLocal對象），而不是當前線程t。
如果獲取成功，則返回value值。
如果map為空，則調(diào)用setInitialValue方法返回value。

我們上面的每一句來仔細分析：
首先看一下getMap方法中做了什么：

可能大家沒有想到的是，在getMap中，是調(diào)用當期線程t，返回當前線程t中的一個成員變量threadLocals。
那么我們繼續(xù)取Thread類中取看一下成員變量threadLocals是什么：

然后再繼續(xù)看setInitialValue方法的具體實現(xiàn)：

很容易了解，就是如果map不為空，就設置鍵值對，為空，再創(chuàng)建Map，看一下createMap的實現(xiàn)：

至此，可能大部分朋友已經(jīng)明白了ThreadLocal是如何為每個線程創(chuàng)建變量的副本的：

首先，在每個線程Thread內(nèi)部有一個ThreadLocal.ThreadLocalMap類型的成員變量threadLocals，這個threadLocals就是用來存儲實際的變量副本的，鍵值為當前ThreadLocal變量，value為變量副本（即T類型的變量）。

初始時，在Thread里面，threadLocals為空，當通過ThreadLocal變量調(diào)用get()方法或者set()方法，就會對Thread類中的threadLocals進行初始化，并且以當前ThreadLocal變量為鍵值，以ThreadLocal要保存的副本變量為value，存到threadLocals。

然后在當前線程里面，如果要使用副本變量，就可以通過get方法在threadLocals里面查找。

下面通過一個例子來證明通過ThreadLocal能達到在每個線程中創(chuàng)建變量副本的效果：

package test;  
  
public class Test {  
      
    ThreadLocal<Long> longLocal = new ThreadLocal<Long>();  
    ThreadLocal<String> stringLocal = new ThreadLocal<String>();  
  
    public void set() {  
        longLocal.set(Thread.currentThread().getId());  
        stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());  
    }  
  
    public long getLong() {  
        return longLocal.get();  
    }  
  
    public String getString() {  
        return stringLocal.get();  
    }  
  
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
        final Test test = new Test();  
  
        test.set();  
        System.out.println(test.getLong());  
        System.out.println(test.getString());  
  
        Thread thread1 = new Thread() {  
            public void run() {  
                test.set();  
                System.out.println(test.getLong());  
                System.out.println(test.getString());  
            };  
        };  
        thread1.start();  
        thread1.join();  
  
        System.out.println(test.getLong());  
        System.out.println(test.getString());  
    }  
}

運行結(jié)果：

1  
main  
11  
Thread-0  
1  
main  

從這段代碼的輸出結(jié)果可以看出，在main線程中和thread1線程中，longLocal保存的副本值和stringLocal保存的副本值都不一樣。最后一次在main線程再次打印副本值是為了證明在main線程中和thread1線程中的副本值確實是不同的。

總結(jié)一下：

1）實際的通過ThreadLocal創(chuàng)建的副本是存儲在每個線程自己的threadLocals中的；
2）為何threadLocals的類型ThreadLocalMap的鍵值為ThreadLocal對象，因為每個線程中可有多個threadLocal變量，就像上面代碼中的longLocal和stringLocal；
3）在進行g(shù)et之前，必須先set，否則會報空指針異常；
4）如果想在get之前不需要調(diào)用set就能正常訪問的話，必須重寫initialValue()方法。
因為在上面的代碼分析過程中，我們發(fā)現(xiàn)如果沒有先set的話，即在map中查找不到對應的存儲，則會通過調(diào)用setInitialValue方法返回i，而在setInitialValue方法中，有一個語句是T value = initialValue()， 而默認情況下，initialValue方法返回的是null。

ThreadLocal 存在的坑

1、沒有先set或者重寫initialValue方法時，直接get拿到的時null
如：

package test;  
  
public class Test02 {  
  
    ThreadLocal<Long> longLocal = new ThreadLocal<Long>();  
    ThreadLocal<String> stringLocal = new ThreadLocal<String>();  
  
    public void set() {  
        longLocal.set(Thread.currentThread().getId());  
        stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());  
    }  
  
    public long getLong() {  
        return longLocal.get();  
    }  
  
    public String getString() {  
        return stringLocal.get();  
    }  
  
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
        final Test02 test = new Test02();  
  
        System.out.println(test.getLong());  
        System.out.println(test.getString());  
  
        Thread thread1 = new Thread() {  
            public void run() {  
                test.set();  
                System.out.println(test.getLong());  
                System.out.println(test.getString());  
            };  
        };  
        thread1.start();  
        thread1.join();  
  
        System.out.println(test.getLong());  
        System.out.println(test.getString());  
    }  
}

運行結(jié)果：

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException  
    at test.Test02.getLong(Test02.java:14)  
    at test.Test02.main(Test02.java:24) 

在main線程中，沒有先set，直接get的話，拿到的是個null，然后getLong方法返回的值是基本類型long，這個時候會進行自動拆箱，直接報空指針異常。

但是如果改成下面這段代碼，即重寫了initialValue方法：

package test;  
  
public class Test03 {  
  
    ThreadLocal<Long> longLocal = new ThreadLocal<Long>() {  
        protected Long initialValue() {  
            return Thread.currentThread().getId();  
        };  
    };  
      
    ThreadLocal<String> stringLocal = new ThreadLocal<String>() {  
        protected String initialValue() {  
            return Thread.currentThread().getName();  
        };  
    };  
  
    public void set() {  
        longLocal.set(Thread.currentThread().getId());  
        stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());  
    }  
  
    public long getLong() {  
        return longLocal.get();  
    }  
  
    public String getString() {  
        return stringLocal.get();  
    }  
  
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
        final Test03 test = new Test03();  
  
        //test.set();  
        System.out.println(test.getLong());  
        System.out.println(test.getString());  
  
        Thread thread1 = new Thread() {  
            public void run() {  
                //test.set();  
                System.out.println(test.getLong());  
                System.out.println(test.getString());  
            };  
        };  
        thread1.start();  
        thread1.join();  
  
        System.out.println(test.getLong());  
        System.out.println(test.getString());  
    }  
}

運行結(jié)果：

1  
main  
8  
Thread-0  
1  
main 

2、在線程池環(huán)境下，由于線程是一直運行且復用的，使用ThreadLocal<T>時會出現(xiàn)這個任務看到上個任務ThreadLocal變量值以及內(nèi)存泄露等問題

ThreadLocal<T>變量一般要聲名成static類型，即當前線程中只有一個T類型變量的實例，線程內(nèi)可共享該實例數(shù)據(jù)且不會出問題，如將其聲名成非static，則一個線程內(nèi)就存儲多個T類型變量的實例，有點存儲空間的浪費，一般很少有這樣的應用場景。另外根據(jù)實際情況，ThreadLocal變量聲名時也多加上private final關(guān)鍵詞表明它時類內(nèi)私有、引用不可修改。

在線程池環(huán)境下，由于線程是一直運行且復用的，使用ThreadLocal<T>時會出現(xiàn)這個任務看到上個任務ThreadLocal變量值以及內(nèi)存泄露等問題，解決方法就是在當前任務執(zhí)行完后將ThreadLocal變量remove或設置為初始值。

通過上面的分析，我們能夠認識到ThreadLocal事實上是與線程綁定的一個變量，如此就會出現(xiàn)一個問題：假設沒有將ThreadLocal內(nèi)的變量刪除（remove）或替換，它的生命周期將會與線程共存，如果不remove掉，很可能會出現(xiàn)內(nèi)存泄漏的問題。