线程本地存储模式

多个线程同时读写同一共享变量存在并发问题。要解决这个问题，我们可以突破的写，没有写操作自然没有并发问题了。其实还可以突破共享变量，没有共享变量也不会有并发问题，没有共享，就没有伤害。

那如何避免共享呢？每个线程都拥有自己的变量，彼此之间不共享，也就没有并发问题了。

通过局部变量可以做到避免共享，Java 语言提供的线程本地存储（ThreadLocal）也能够做到。下面我们先看看 ThreadLocal 到底该如何使用。

ThreadLocal 的使用方法

SimpleDateFormat 不是线程安全的，那如果需要在并发场景下使用它，你该怎么办呢？
其实有一个办法就是用 ThreadLocal 来解决，下面的示例代码就是 ThreadLocal 解决方案的具体实现:

static class SafeDateFormat {
  // 定义 ThreadLocal 变量
  static final ThreadLocal<DateFormat>
  tl=ThreadLocal.withInitial(
    ()-> new SimpleDateFormat(
      "yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
      
  static DateFormat get(){
    return tl.get();
  }
}
// 不同线程执行下面代码
// 返回的 df 是不同的
DateFormat df =
  SafeDateFormat.get()；

ThreadLocal 的工作原理

ThreadLocal的实现是这样的：每个Thread 维护一个 ThreadLocalMap 映射表，这个映射表的 key 是 ThreadLocal实例本身，value 是真正需要存储的 Object。也就是说 ThreadLocal 本身并不存储值，它只是作为一个 key 来让线程从 ThreadLocalMap 获取 value。值得注意的是 ThreadLocalMap 是使用 ThreadLocal 的弱引用作为 Key 的，弱引用的对象在 GC 时会被回收。

Thread 持有 ThreadLocalMap 的示意图

class Thread {
  // 内部持有 ThreadLocalMap
  ThreadLocal.ThreadLocalMap 
    threadLocals;
}
class ThreadLocal<T>{
  public T get() {
    // 首先获取线程持有的
    //ThreadLocalMap
    ThreadLocalMap map =
      Thread.currentThread()
        .threadLocals;
    // 在 ThreadLocalMap 中
    // 查找变量
    Entry e = 
      map.getEntry(this);
    return e.value;  
  }
  static class ThreadLocalMap{
    // 内部是数组而不是 Map
    Entry[] table;
    // 根据 ThreadLocal 查找 Entry
    Entry getEntry(ThreadLocal key){
      // 省略查找逻辑
    }
    //Entry 定义
    static class Entry extends
    WeakReference<ThreadLocal>{
      Object value;
    }
  }
}

ThreadLocal 与内存泄露
在线程池中使用 ThreadLocal 为什么可能导致内存泄露呢？
因为ThreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作为key，如果一个ThreadLocal没有外部强引用来引用它，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，就没有办法访问这些key为null的Entry的value，如果当前线程再迟迟不结束的话，这些key为null的Entry的value就会一直存在一条强引用链：Thread Ref -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry -> value永远无法回收，造成内存泄漏。

其实，ThreadLocalMap的设计中已经考虑到这种情况，也加上了一些防护措施：在ThreadLocal的get(),set(),remove()的时候都会清除线程ThreadLocalMap里所有key为null的value。

但是这些被动的预防措施并不能保证不会内存泄漏：

• 使用static的ThreadLocal，延长了ThreadLocal的生命周期，可能导致的内存泄漏。
• 分配使用了ThreadLocal又不再调用get(),set(),remove()方法，那么就会导致内存泄漏。

ThreadLocal 最佳实践

每次使用完ThreadLocal，都调用它的remove()方法，清除数据。
在使用线程池的情况下，没有及时清理ThreadLocal，不仅是内存泄漏的问题，更严重的是可能导致业务逻辑出现问题。所以，使用ThreadLocal就跟加锁完要解锁一样，用完就清理。