线程安全之 - ThreadLocal

线程安全之 - ThreadLocal ThreadLocal的底层原理

ThreadLocal是Java中所提供的线程本地存储机制（线程内共享），可以利⽤该机制将数据缓存在某个线程内部，
该线程可以在任意时刻、任意⽅法中获取缓存的数据；ThreadLocal底层是通过ThreadLocalMap来实现的，每个Thread对象（注意不是ThreadLocal对
象）中都存在⼀个ThreadLocalMap，Map的key为ThreadLocal对象，Map的value为需要缓存的
值；如果在线程池中使⽤ThreadLocal会造成内存泄漏，因为当ThreadLocal对象使⽤完之后，应该要
把设置的key，value，也就是Entry对象进⾏回收，但线程池中的线程不会回收，⽽线程对象是通过
强引⽤指向ThreadLocalMap，ThreadLocalMap也是通过强引⽤指向Entry对象，线程不被回收，
Entry对象也就不会被回收，从⽽出现内存泄漏，解决办法是，在使⽤了ThreadLocal对象之后，⼿
动调⽤ThreadLocal的remove⽅法，⼿动清除Entry对象ThreadLocal经典的应⽤场景就是连接管理（⼀个线程持有⼀个连接，该连接对象可以在不同的⽅
法之间进⾏传递，线程之间不共享同⼀个连接）

ThreadLocal的原理是什么，使用场景有哪些？

Thread类中有两个变量threadLocals和inheritableThreadLocals，二者都是ThreadLocal内部类ThreadLocalMap类型的变量，我们通过查看内部内ThreadLocalMap可以发现实际上它类似于一个HashMap。在默认情况下，每个线程中的这两个变量都为null:

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;

只有当线程第一次调用ThreadLocal的set或者get方法的时候才会创建他们。

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();
}
    
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
}

除此之外，每个线程的本地变量不是存放在ThreadLocal实例中，而是放在调用线程的ThreadLocals变量里面。也就是说，ThreadLocal类型的本地变量是存放在具体的线程空间上，其本身相当于一个装载本地变量的载体，通过set方法将value添加到调用线程的threadLocals中，当调用线程调用get方法时候能够从它的threadLocals中取出变量。如果调用线程一直不终止，那么这个本地变量将会一直存放在他的threadLocals中，所以不使用本地变量的时候需要调用remove方法将threadLocals中删除不用的本地变量,防止出现内存泄漏。

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);
}

ThreadLocal有哪些内存泄露问题，如何避免？

每个Thread都有一个ThreadLocal.ThreadLocalMap的map，该map的key为ThreadLocal实例，它为一个弱引用，我们知道弱引用有利于GC回收。当ThreadLocal的key == null时，GC就会回收这部分空间，但是value却不一定能够被回收，因为他还与Current Thread存在一个强引用关系，如下：

由于存在这个强引用关系，会导致value无法回收。如果这个线程对象不会销毁那么这个强引用关系则会一直存在，就会出现内存泄漏情况。所以说只要这个线程对象能够及时被GC回收，就不会出现内存泄漏。如果碰到线程池，那就更坑了。 那么要怎么避免这个问题呢？ 在前面提过，在ThreadLocalMap中的setEntry()、getEntry()，如果遇到key == null的情况，会对value设置为null。当然我们也可以显示调用ThreadLocal的remove()方法进行处理。 下面再对ThreadLocal进行简单的总结：
● ThreadLocal 不是用于解决共享变量的问题的，也不是为了协调线程同步而存在，而是为了方便每个线程处理自己的状态而引入的一个机制。这点至关重要。
● 每个Thread内部都有一个ThreadLocal.ThreadLocalMap类型的成员变量，该成员变量用来存储实际的ThreadLocal变量副本。
● ThreadLocal并不是为线程保存对象的副本，它仅仅只起到一个索引的作用。它的主要木得视为每一个线程隔离一个类的实例，这个实例的作用范围仅限于线程内部。