1.ThreadLocal的作用
ThreadLocal是维持 线程封闭性 的一种规范的方式，这个类能使线程中的 某个值 与 保存值的对象 关联起来。ThreadLocal提供了get与set等一系列的访问方法，这些方法为每一个使用该变量的线程都存有一份独立的副本，因此get总是返回由当前线程在调用set时设置的最新值。
首先明确一个概念，那就是ThreadLocal并不是用来 并发控制访问一个共同对象，而是为了给每个线程分配一个只属于该线程的变量，顾名思义它是local variable（线程局部变量）。它的功用非常简单，就是为每一个使用该变量的线程都提供一个变量值的副本，是每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会和其它线程的副本冲突，实现线程间的数据隔离。从线程的角度看，就好像每一个线程都完全拥有该变量。
大体来说有以下三点：
1、每个线程都有自己的局部变量
每个线程都有一个独立于其他线程的上下文来保存这个变量，一个线程的本地变量对其他线程是不可见的。
2、独立于变量的初始化副本
ThreadLocal可以给一个初始值，而每个线程都会获得这个初始化值的一个副本，这样才能保证不同的线程都有一份拷贝。
3、状态与某一个线程相关联
ThreadLocal 不是用于解决共享变量的问题的，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私有状态而引入的一个机制，理解这点对正确使用ThreadLocal至关重要。
2.ThreadLocal的实现原理
首先来看下主要的方法：
1. get 方法** 源码如下：
/**
* Returns the value in the current thread's copy of this
* thread-local variable. If the variable has no value for the
* current 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();//获取当前的线程
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);//通过当前线程对象获取value
if (e != null)
return (T)e.value;
}
return setInitialValue();//如果没有设置值，则返回初始值
}
第一句是取得当前线程，然后通过getMap(t)方法获取到一个map，map的类型为ThreadLocalMap。我们先来看一下ThreadLocalMap的组成结构：
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;
}
}
可以看到ThreadLocalMap的Entry继承了WeakReference（为什么使用 弱引用 待会再说），并且使用ThreadLocal作为键值。
然后接着下面获取到<key,value>键值对，注意这里获取键值对传进去的是 this，而不是当前线程t。
如果获取成功，则返回value值。
如果map为空，或者Entry为空，则调用setInitialValue方法返回设置的默认value。下面来看看 setInitialValue 方法：
/**
* Variant of set() to establish initialValue. Used instead
* of set() in case user has overridden the set() method.
*
* @return the initial value
*/
private T setInitialValue() {
T value = initialValue();//这是ThreadLocal的一个protected，可以复写该方法来设置初始值
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);//获取当前线程的ThreadLocalMap对象
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);//如果map不存在则创建
return value;
}
一般的用法如下，只要重写initialValue方法即可：
//创建一个Integer型的线程本地变量
public static final ThreadLocal<Integer> local = new ThreadLocal<Integer>() {
@Override
protected Integer initialValue() {
return 0;
}
};
很容易了解，就是如果map不为空，就设置键值对，为空，再创建Map，看一下createMap的实现：
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
到此，可能大部分朋友已经明白了ThreadLocal是如何为每个线程创建变量的副本的：
1.每条线程内部都有一个 ThreadLocal.ThreadLocalMap的局部变量threadLocals，这个threadLocals就是用来存储实际的变量副本的，键值为当前ThreadLocal变量，value为变量副本（即T类型的变量）。
2.刚开始时，threadLocals变量为空，当调用ThreadLocal的get或set方法时，就会对Thread类中的threadLocals进行初始化，并且以当前ThreadLocal变量为键值，以ThreadLocal要保存的副本变量为value，存到threadLocals。
3.然后在当前线程里面，如果要使用副本变量，就可以通过get方法在threadLocals里面查找。
2.set(T) 方法 源码如下：
/**
* Sets the current thread's copy of this thread-local variable
* to the specified value. Most subclasses will have no need to
* override this method, relying solely on the {@link #initialValue}
* method to set the values of thread-locals.
*
* @param value the value to be stored in the current thread's copy of
* this thread-local.
*/
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
set方法相对就比较简单了，先通过当前的thread去取到ThreadLocalMap，如果map不存在，则创建，如果存在，则将当前的ThreadLocal对象作为key存储。
3.remove方法，源码如下：
/**
* Remove the entry for key.
*/
private void remove(ThreadLocal key) {
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);//获取当前key的地址
for (Entry e = tab[i];//遍历整个table查找对应的key
e != null;
e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
if (e.get() == key) {
e.clear();//将当前的引用置空
expungeStaleEntry(i);//移除当前的key
return;
}
}
}
该方法在处理内存泄漏时有用
来了解一下ThreadLocal的存储结构
ThreadLocal存储结构.png
4.内存泄漏与弱引用（WeakReference）
我们知道，所谓的弱引用是用来描述一些非必需的对象引用，弱引用有一个特点，就是被弱引用关联的对象，生命周期只能生存到下一次垃圾收集器工作之前。当垃圾收集器工作时，无论当前系统的内存是否足够，弱引用的对象都会被回收。
每个thread中都存在一个map， map的类型是ThreadLocal.ThreadLocalMap。ThreadLocalMap中的key为一个threadlocal实例。这个Map的确使用了弱引用，不过弱引用只是针对key。每个key都弱引用指向threadlocal。当把threadlocal实例置为null以后，没有任何强引用指threadlocal实例，所以threadlocal将会被gc回收。但是，我们的value却不能回收，因为存在一条从current thread连接过来的强引用。
只有当前thread结束以后, current thread就不会存在栈中,强引用断开, Current Thread, ThreadLocalMap, value将全部被GC回收.
注: 实线代表强引用,虚线代表弱引用.
ThreadLocal中的引用关系.png
所以得出一个结论就是只要 这个线程对象被gc回收，就不会出现内存泄露。但是value在threadLocal设为null和线程结束这段时间不会被回收，就发生了我们认为的“内存泄露”。
因此，最要命的是线程对象不被回收的情况，这就发生了真正意义上的内存泄露。比如使用线程池的时候，线程结束是不会销毁的，会再次使用的，就可能出现内存泄露。
为了最小化内存泄露的可能性和影响，在ThreadLocal的get,set的时候，遇到key为null的entry就会清除对应的value。
所以最怕的情况就是，threadLocal对象设null了，开始发生“内存泄露”，然后使用线程池，这个线程结束，线程放回线程池中不销毁，这个线程一直不被使用，或者分配使用了又不再调用get,set方法，或者get,set方法调用时依然没有遇到key为null的entry，那么这个期间就会发生真正的内存泄露。
使用ThreadLocal需要注意，每次执行完毕后，要使用remove()方法来清空对象,否则 ThreadLocal 存放大对象后，可能会OOM。
5.ThreadLocal 的使用场景
1.数据库连接池
2.Session管理
3.消息机制中的looper
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