前言：
相信读者在网上也看了很多关于ThreadLocal的资料，很多博客都这样说：ThreadLocal为解决多线程程序的并发问题提供了一种新的思路；ThreadLocal的目的是为了解决多线程访问资源时的共享问题。如果你也这样认为，那现在给你10秒钟，清空之前对ThreadLocal的错误认知！
一、什么是ThreadLocal？
根据JDK源码中的注释翻译过来就是：ThreadLocal类用来提供线程内部的局部变量。这种变量在多线程环境下访问（通过get或者set方法访问）时能保证各个线程里的变量相对独立于其他线程内的变量。ThreadLocal实例通常来说都是private static类型的，用于关联线程和线程的上下文。通俗地说：ThreadLocal为每一个线程维护了一份自己的变量，在自己线程内传递，不受其他线程影响。
二、为什么要用ThreadLocal？
在当今的互联网高并发的时代，同一个请求在一秒钟之内可能会发出成千上万次甚至更多，如此之大的并发亮，服务器在维护变量的必须要考虑线程安全问题，如果使用同步锁来保证一个变量在同一时间只能被一个线程访问，那么在高并发量的环境下，服务器性能必然不能达到要求。此时就需要用到ThreadLocal来为每一个线程去维护独立的变量。
三、ThreadLocal的用法
举一个栗子
private static final ThreadLocal<Boolean> flag = new ThreadLocal<Boolean>()
{
@Override
protected Boolean initialValue()
{
return false;
}
};
在定义变量的时候建议重写初始化方法，设置变量初始值。
flag.set(true);
调用其set()方法设置变量值。
flag.get();
调用其get()方法过去变量副本的值。
flag.remove();
调用其remove()方法，清空变量副本，防止多线程访问导致逻辑错误。
四、ThreadLocal的基本原理
ThreadLocal源码分析：
initialValue函数用来设置ThreadLocal的初始值
protected T initialValue() {
return null;
}
ThreadLocal的get方法:
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();
}
根据当前线程获取到当前线程维护的map，然后从map中获取对应的变量值，如果为空就调用设置初始值方法进行初始化。
ThreadLocal的setInitialValue方法：
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;
}
setInitialValue()方法，先调用初始化方法得到变量的初始值，然后存入map中，如果map为空直接创建一个map，并将变量和其初始值保存。
ThreadLocal的createMap方法：
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
创建map方法很简单，在此不多解释。
ThreadLocal的set方法：
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
同get()方法一样先拿到map，然后将变量的值进行保存，如果map为空就调用上面的createMap(t, value)方法。
ThreadLocal的remove()方法：
public void remove() {
ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
if (m != null)
m.remove(this);
}
先获取map，然后将key所对应的键值对移除。
ThreadLocalMap是使用ThreadLocal的弱引用作为Key的一个map，大致源码如下：
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;
}
}
...
...
}
ThreadLocalMap是Thread类维护的一个map。key是ThreadLocal变量，value是值
以下是引用关系图，实线表示强引用，虚线表示弱引用：
“本地线程”ThreadLocal
如上图，ThreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作为key，如果一个ThreadLocal没有外部强引用引用他，那么系统gc的时候，这个ThreadLocal势必会被回收，这样一来，ThreadLocalMap中就会出现key为null的Entry，但是这个时候没有必要担心会造成内存泄漏，在JDK的ThreadLocalMap的设计中已经考虑到这种情况，也加上了一些防护措施，下面是ThreadLocalMap的getEntry方法的源码：
private Entry getEntry(ThreadLocal<?> key) {
int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
Entry e = table[i];
if (e != null && e.get() == key)
return e;
else
return getEntryAfterMiss(key, i, e);
}
getEntryAfterMiss函数的源码：
private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal<?> key, int i, Entry e) {
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
while (e != null) {
ThreadLocal<?> k = e.get();
if (k == key)
return e;
if (k == null)
expungeStaleEntry(i);
else
i = nextIndex(i, len);
e = tab[i];
}
return null;
}
expungeStaleEntry函数的源码：
private int expungeStaleEntry(int staleSlot) {
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
// expunge entry at staleSlot
tab[staleSlot].value = null;
tab[staleSlot] = null;
size--;
// Rehash until we encounter null
Entry e;
int i;
for (i = nextIndex(staleSlot, len);
(e = tab[i]) != null;
i = nextIndex(i, len)) {
ThreadLocal<?> k = e.get();
if (k == null) {
e.value = null;
tab[i] = null;
size--;
} else {
int h = k.threadLocalHashCode & (len - 1);
if (h != i) {
tab[i] = null;
// Unlike Knuth 6.4 Algorithm R, we must scan until
// null because multiple entries could have been stale.
while (tab[h] != null)
h = nextIndex(h, len);
tab[h] = e;
}
}
}
return i;
}
整理一下ThreadLocalMap的getEntry函数的流程：
1. 首先从ThreadLocal的直接索引位置(通过ThreadLocal.threadLocalHashCode & (len-1)运算得到)获取Entry e，如果e不为null并且key相同则返回e；
2. 如果e为null或者key不一致则向下一个位置查询，如果下一个位置的key和当前需要查询的key相等，则返回对应的Entry，否则，如果key值为null，则擦除该位置的Entry，否则继续向下一个位置查询。
在这个过程中遇到的key为null的Entry都会被擦除，那么Entry内的value也就没有强引用链，自然会被回收，所以并不会发生内存溢出，但是为了程序效率以及安全性，我们建议最好手动点用remove()方法去释放内存。
网友评论