问题
和Synchronized的区别
存储在jvm的哪个区域
真的只是当前线程可见吗
会导致内存泄漏么
为什么用Entry数组而不是Entry对象
你学习的开源框架哪些用到了ThreadLocal
ThreadLocal里的对象一定是线程安全的吗
笔试题
一、概述
1、官方术语
ThreadLocal类是用来提供线程内部的局部变量。让这些变量在多线程环境下访问（get/set）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。
2、大白话
ThreadLocal是一个关于创建线程局部变量的类。
通常情况下，我们创建的成员变量都是线程不安全的。因为他可能被多个线程同时修改，此变量对于多个线程之间彼此并不独立，是共享变量。而使用ThreadLocal创建的变量只能被当前线程访问，其他线程无法访问和修改。也就是说：将线程公有化变成线程私有化。
二、应用场景
每个线程都需要一个独享的对象（比如工具类，典型的就是 SimpleDateFormat ，每次使用都new一个多浪费性能呀，直接放到成员变量里又是线程不安全，所以把他用 ThreadLocal 管理起来就完美了。）
比如：
/**
* Description: SimpleDateFormat就一份，不浪费资源。
*
* @author TongWei.Chen 2020-07-10 14:00:29
*/publicclassThreadLocalTest05{publicstaticStringdateToStr(intmillisSeconds){ Date date =newDate(millisSeconds); SimpleDateFormat simpleDateFormat = ThreadSafeFormatter.dateFormatThreadLocal.get();returnsimpleDateFormat.format(date); }privatestaticfinal ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(100);publicstaticvoidmain(String[] args){for(inti =0; i <3000; i++) {intj = i; executorService.execute(() -> { String date = dateToStr(j *1000);// 从结果中可以看出是线程安全的，时间没有重复的。System.out.println(date); }); } executorService.shutdown(); }}classThreadSafeFormatter{publicstaticThreadLocal dateFormatThreadLocal =newThreadLocal() { @OverrideprotectedSimpleDateFormatinitialValue(){returnnewSimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss"); } };// java8的写法，装逼神器// public static ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormatThreadLocal =// ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss"));}
细心的朋友已经发现了，这TM也是每个线程都创建一个 SimpleDateFormat 啊，跟直接在方法内部new没区别，错了，大错特错！1个请求进来是一个线程，他可能贯穿了N个方法，你这N个方法假设有3个都在使用 dateToStr() ，你直接new的话会产生三个 SimpleDateFormat 对象，而用 ThreadLocal 的话只会产生一个对象，一个线程一个。
每个线程内需要保存全局变量（比如在登录成功后将用户信息存到 ThreadLocal 里，然后当前线程操作的业务逻辑直接get取就完事了，有效的避免的参数来回传递的麻烦之处），一定层级上减少代码耦合度。
再细化一点就是：
ThreadLocal
三、核心知识
1、类关系
每个 Thread 对象中都持有一个 ThreadLocalMap 的成员变量。每个 ThreadLocalMap 内部又维护了N个 Entry 节点，也就是 Entry 数组，每个 Entry 代表一个完整的对象，key是 ThreadLocal 本身，value是 ThreadLocal 的泛型值。
核心源码如下
// java.lang.Thread类里持有ThreadLocalMap的引用publicclassThreadimplementsRunnable{ ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals =null;}// java.lang.ThreadLocal有内部静态类ThreadLocalMappublicclassThreadLocal{staticclassThreadLocalMap{privateEntry[] table;// ThreadLocalMap内部有Entry类，Entry的key是ThreadLocal本身，value是泛型值staticclassEntryextendsWeakReference>{ Object value; Entry(ThreadLocal k, Object v) {super(k); value = v; } } }}
2、类关系图
ThreadLocal 内存结构图。
3、主要方法
initialValue ：初始化。在 get 方法里懒加载的。
get ：得到这个线程对应的value。 如果调用get之前没set过，则get内部会执行 initialValue 方法进行初始化。
set ：为这个线程设置一个新值。
remove ：删除这个线程对应的值，防止内存泄露的最佳手段。
3.1、 initialValue
3.1.1、什么意思
见名知意，初始化一些value（泛型值）。懒加载的。
3.1.2、触发时机
调用 get 方法之前没有调用 set 方法，则 get 方法内部会触发 initialValue ，也就是说 get 的时候如果没拿到东西，则会触发 initialValue 。
3.1.3、补充说明
通常，每个线程最多调用一次此方法。但是如果已经调用了 remove() ，然后再次调用 get() 的话，则可以再次触发 initialValue 。
如果要重写的话一般建议采取匿名内部类的方式重写此方法，否则默认返回的是null。
比如：
publicstaticThreadLocal dateFormatThreadLocal =newThreadLocal() {@OverrideprotectedSimpleDateFormatinitialValue(){returnnewSimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss"); }};// Java8的高逼格写法publicstaticThreadLocal dateFormatThreadLocal = ThreadLocal.withInitial(() ->newSimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss"));
3.1.4、源码
// 由子类提供实现。// protected的含义就是交给子类干的。protectedTinitialValue(){returnnull;}
3.2、 get
3.2.1、什么意思
获取当前线程下的ThreadLocal中的值。
3.2.2、源码
/**
* 获取当前线程下的entry里的value值。
* 先获取当前线程下的ThreadLocalMap，
* 然后以当前ThreadLocal为key取出map中的value
*/publicTget() {// 获取当前线程Thread t = Thread.currentThread();// 获取当前线程对应的ThreadLocalMap对象。ThreadLocalMap map = getMap(t);// 若获取到了。则获取此ThreadLocalMap下的entry对象，若entry也获取到了，那么直接获取entry对应的value返回即可。if(map !=null) {// 获取此ThreadLocalMap下的entry对象ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);// 若entry也获取到了if(e !=null) {@SuppressWarnings("unchecked")// 直接获取entry对应的value返回。T result = (T)e.value;returnresult; } }// 若没获取到ThreadLocalMap或没获取到Entry，则设置初始值。// 知识点：我早就说了，初始值方法是延迟加载，只有在get才会用到，这下看到了吧，只有在这获取没获取到才会初始化，下次就肯定有值了，所以只会执行一次！！！returnsetInitialValue();}
3.3、 set
3.3.1、什么意思
其实干的事和 initialValue 是一样的，都是set值，只是调用时机不同。set是想用就用，api摆在这里，你想用就调一下set方法。很自由。
3.3.2、源码
/**
* 设置当前线程的线程局部变量的值
* 实际上ThreadLocal的值是放入了当前线程的一个ThreadLocalMap实例中，所以只能在本线程中访问。
*/publicvoidset(Tvalue){// 获取当前线程Thread t = Thread.currentThread();// 获取当前线程对应的ThreadLocalMap实例，注意这里是将t传进去了，t是当前线程，就是说ThreadLocalMap是在线程里持有的引用。ThreadLocalMap map = getMap(t);// 若当前线程有对应的ThreadLocalMap实例，则将当前ThreadLocal对象作为key，value做为值存到ThreadLocalMap的entry里。if(map !=null) map.set(this,value);else// 若当前线程没有对应的ThreadLocalMap实例，则创建ThreadLocalMap，并将此线程与之绑定createMap(t,value);}
3.4、 remove
3.4.1、什么意思
将当前线程下的ThreadLocal的值删除，目的是为了减少内存占用。主要目的是防止内存泄漏。内存泄漏问题下面会说。
3.4.2、源码
/**
* 将当前线程局部变量的值删除，目的是为了减少内存占用。主要目的是防止内存泄漏。内存泄漏问题下面会说。
*/publicvoidremove(){// 获取当前线程的ThreadLocalMap对象，并将其移除。ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());if(m !=null)// 直接移除以当前ThreadLocal为key的valuem.remove(this);}
4、ThreadLocalMap
为啥单独拿出来说下，我就是想强调一点：这个东西是归 Thread 类所有的。它的引用在 Thread 类里，这也证实了一个问题： ThreadLocalMap 类内部为什么有 Entry 数组，而不是 Entry 对象？
因为你业务代码能new好多个 ThreadLocal 对象，各司其职。但是在一次请求里，也就是一个线程里， ThreadLocalMap 是同一个，而不是多个，不管你new几次 ThreadLocal ， ThreadLocalMap 在一个线程里就一个，因为再说一次， ThreadLocalMap 的引用是在 Thread 里的，所以它里面的 Entry 数组存放的是一个线程里你new出来的多个 ThreadLocal 对象。
核心源码如下：
// 在你调用ThreadLocal.get()方法的时候就会调用这个方法，它的返回是当前线程里的threadLocals的引用。// 这个引用指向的是ThreadLocal里的ThreadLocalMap对象ThreadLocalMapgetMap(Thread t){returnt.threadLocals;}publicclassThreadimplementsRunnable{// ThreadLocal.ThreadLocalMapThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals =null;}
四、完整源码
1、核心源码
// 本地线程。Thread：线程。Local：本地publicclassThreadLocal {// 构造器publicThreadLocal(){}// 初始值，用来初始化值用的，比如：ThreadLocal<Integer> count = new ThreadLocal<>();// 你想Integer value = count.get(); value++;这样是报错的，因为count现在还没值，取出来的是个null,所以你需要先重写此方法为value赋上初始值，本身方法是protected也代表就是为了子类重写的。// 此方法是一个延迟调用方法，在线程第一次调用get的时候才执行，下面具体分析源码就知道了。protectedTinitialValue(){}// 创建ThreadLocalMap，ThreadLocal底层其实就是一个map来维护的。voidcreateMap(Thread t, T firstValue){}// 返回该当前线程对应的线程局部变量值。publicTget(){}// 获取ThreadLocalMapThreadLocalMapgetMap(Thread t){}// 设置当前线程的线程局部变量的值publicvoidset(T value){}// 将当前线程局部变量的值删除，目的是为了减少内存占用。其实当线程结束后对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收，所以无需我们调用remove，我们调用remove无非也就是加快内存回收速度。publicvoidremove(){}// 设置初始值，调用initialValueprivateTsetInitialValue(){}// 静态内部类，一个map来维护的！！！staticclassThreadLocalMap{// ThreadLocalMap的静态内部类，继承了弱引用，这正是不会造成内存泄漏根本原因// Entry的key为ThreadLocal并且是弱引用。value是值staticclassEntryextendsWeakReference> {} }}
2、set()
/**
* 设置当前线程的线程局部变量的值
* 实际上ThreadLocal的值是放入了当前线程的一个ThreadLocalMap实例中，所以只能在本线程中访问。
*/publicvoidset(Tvalue){// 获取当前线程Thread t = Thread.currentThread();// 获取当前线程对应的ThreadLocalMap实例ThreadLocalMap map = getMap(t);// 若当前线程有对应的ThreadLocalMap实例，则将当前ThreadLocal对象作为key，value做为值存到ThreadLocalMap的entry里。if(map !=null) map.set(this,value);else// 若当前线程没有对应的ThreadLocalMap实例，则创建ThreadLocalMap，并将此线程与之绑定createMap(t,value);}
3、getMap()
// 在你调用ThreadLocal.get()方法的时候就会调用这个方法，它的返回是当前线程里的threadLocals的引用。// 这个引用指向的是ThreadLocal里的ThreadLocalMap对象ThreadLocalMapgetMap(Thread t){returnt.threadLocals;}publicclassThreadimplementsRunnable{// ThreadLocal.ThreadLocalMapThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals =null;}
4、map.set()
// 不多BB，就和HashMap的set一个道理，只是赋值key,value。// 需要注意的是这里key是ThreadLocal对象，value是值privatevoidset(ThreadLocalkey,Objectvalue) {}
5、createMap()
/**
* 创建ThreadLocalMap对象。
* t.threadLocals在上面的getMap中详细介绍了。此处不BB。
* 实例化ThreadLocalMap并且传入两个值，一个是当前ThreadLocal对象一个是value。
*/voidcreateMap(Thread t, T firstValue){ t.threadLocals =newThreadLocalMap(this, firstValue);}// ThreadLocalMap构造器。ThreadLocalMap(ThreadLocal firstKey, Object firstValue) { table =newEntry[INITIAL_CAPACITY];inti = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY -1);// 重点看这里！！！！！！// new了一个ThreadLocalMap的内部类Entry，且将key和value传入。// key是ThreadLocal对象。table[i] =newEntry(firstKey, firstValue); size =1; setThreshold(INITIAL_CAPACITY);}/**
* 到这里朋友们应该真相大白了，其实ThreadLocal就是内部维护一个ThreadLocalMap，
* 而ThreadLocalMap内部又维护了一个Entry对象。Entry对象是key-value形式，
* key是ThreadLocal对象，value是传入的value
* 所以我们对ThreadLocal的操作其实都是对内部的ThreadLocalMap.Entry的操作
* 所以保证了线程之前互不干扰。
*/
6、get()
/**
* 获取当前线程下的entry里的value值。
* 先获取当前线程下的ThreadLocalMap，
* 然后以当前ThreadLocal为key取出map中的value
*/publicTget() {// 获取当前线程Thread t = Thread.currentThread();// 获取当前线程对应的ThreadLocalMap对象。ThreadLocalMap map = getMap(t);// 若获取到了。则获取此ThreadLocalMap下的entry对象，若entry也获取到了，那么直接获取entry对应的value返回即可。if(map !=null) {// 获取此ThreadLocalMap下的entry对象ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);// 若entry也获取到了if(e !=null) {@SuppressWarnings("unchecked")// 直接获取entry对应的value返回。T result = (T)e.value;returnresult; } }// 若没获取到ThreadLocalMap或没获取到Entry，则设置初始值。// 知识点：我早就说了，初始值方法是延迟加载，只有在get才会用到，这下看到了吧，只有在这获取没获取到才会初始化，下次就肯定有值了，所以只会执行一次！！！returnsetInitialValue();}
7、setInitialValue()
// 设置初始值privateTsetInitialValue(){// 调用初始值方法，由子类提供。Tvalue= initialValue();// 获取当前线程Thread t = Thread.currentThread();// 获取mapThreadLocalMap map = getMap(t);// 获取到了if(map !=null)// setmap.set(this,value);else// 没获取到。创建map并赋值createMap(t,value);// 返回初始值。returnvalue;}
8、initialValue()
// 由子类提供实现。// protectedprotectedTinitialValue(){returnnull;}
9、remove()
/**
* 将当前线程局部变量的值删除，目的是为了减少内存占用。
* 其实当线程结束后对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收，所以无需我们调用remove，我们调用remove无非也就是加快内存回收速度。
*/publicvoidremove(){// 获取当前线程的ThreadLocalMap对象，并将其移除。ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());if(m !=null) m.remove(this);}
10、小结
只要捋清楚如下几个类的关系， ThreadLocal 将变得so easy！
Thread 、 ThreadLocal 、 ThreadLocalMap 、 Entry
一句话总结就是： Thread 维护了 ThreadLocalMap ，而 ThreadLocalMap 里维护了 Entry ，而 Entry 里存的是以 ThreadLocal 为key，传入的值为value的键值对。
五、答疑（面试题）
1、和Synchronized的区别
问：他和线程同步机制（如：Synchronized）提供一样的功能，这个很吊啊。
答：放屁！同步机制保证的是多线程同时操作共享变量并且能正确的输出结果。ThreadLocal不行啊，他把共享变量变成线程私有了，每个线程都有独立的一个变量。举个通俗易懂的案例：网站计数器，你给变量count++的时候带上synchronized即可解决。ThreadLocal的话做不到啊，他没发统计，他只能说能统计每个线程登录了多少次。
2、存储在jvm的哪个区域
问：线程私有，那么就是说ThreadLocal的实例和他的值是放到栈上咯？
答：不是。还是在堆的。ThreadLocal对象也是对象，对象就在堆。只是JVM通过一些技巧将其可见性变成了线程可见。
3、真的只是当前线程可见吗
问：真的只是当前线程可见吗？
答：貌似不是，貌似通过 InheritableThreadLocal 类可以实现多个线程访问 ThreadLocal 的值，但是我没研究过，知道这码事就行了。
4、会导致内存泄漏么
问：会导致内存泄漏么？
答：分析一下：
ThreadLocalMap.EntryThreadLocalMap.Entry
先看下key-value的核心源码
staticclassEntryextendsWeakReference>{Objectvalue; Entry(ThreadLocal k,Objectv) {super(k); value = v; }}
先看继承关系，发现是继承了弱引用，而且key直接是交给了父类处理 super(key) ，父类是个弱引用，所以key完全不存在内存泄漏问题，因为他不是强引用，它可以被GC回收的。
弱引用的特点：如果这个对象只被弱引用关联，没有任何强引用关联，那么这个对象就可以被GC回收掉。弱引用不会阻止GC回收。这是jvm知识。
再看value，发现value是个强引用，但是想了下也没问题的呀，因为线程终止了，我管你强引用还是弱引用，都会被GC掉的，因为引用链断了（jvm用的可达性分析法，线程终止了，根节点就断了，下面的都会被回收）。
这么分析一点毛病都没有，但是忘了一个主要的角色，那就是 线程池 ，线程池的存在核心线程是不会销毁的，只要创建出来他会反复利用，生命周期不会结束掉，但是key是弱引用会被GC回收掉，value强引用不会回收，所以形成了如下场面：
Thread->ThreadLocalMap->Entry(key为null)->value
由于value和Thread还存在链路关系，还是可达的，所以不会被回收，这样越来越多的垃圾对象产生却无法回收，早晨内存泄漏，时间久了必定OOM。
解决方案 ThreadLocal 已经为我们想好了，提供了 remove() 方法，这个方法是将value移出去的。所以用完后记得 remove() 。
5、为什么用Entry数组而不是Entry对象
这个其实主要想考 ThreadLocalMap 是在 Thread 里持有的引用。
问： ThreadLocalMap 内部的table为什么是数组而不是单个对象呢？
答：因为你业务代码能new好多个 ThreadLocal 对象，各司其职。但是在一次请求里，也就是一个线程里， ThreadLocalMap 是同一个，而不是多个，不管你new几次 ThreadLocal ， ThreadLocalMap 在一个线程里就一个，因为 ThreadLocalMap 的引用是在 Thread 里的，所以它里面的 Entry 数组存放的是一个线程里你new出来的多个 ThreadLocal 对象。
6、你学习的开源框架哪些用到了ThreadLocal
Spring框架。
DateTimeContextHolder
RequestContextHolder
7、ThreadLocal里的对象一定是线程安全的吗
未必，如果在每个线程中 ThreadLocal.set() 进去的东西本来就是多线程共享的同一个对象，比如static对象，那么多个线程的 ThreadLocal.get() 获取的还是这个共享对象本身，还是有并发访问线程不安全问题。
8、笔试题
问：下面这段程序会输出什么？为什么？
publicclassTestThreadLocalNpe{privatestaticThreadLocal threadLocal =newThreadLocal();publicstaticvoidset(){ threadLocal.set(1L); }publicstaticlongget(){returnthreadLocal.get(); }publicstaticvoidmain(String[] args) throws InterruptedException{newThread(() -> {set(); System.out.println(get()); }).start();// 目的就是为了让子线程先运行完Thread.sleep(100); System.out.println(get()); }}
答：
1Exceptioninthread"main"java.lang.NullPointerExceptionatcom.chentongwei.study.thread.TestThreadLocalNpe.get(TestThreadLocalNpe.java:16)atcom.chentongwei.study.thread.TestThreadLocalNpe.main(TestThreadLocalNpe.java:26)
为什么？
为什么输出个1，然后空指针了？
首先输出1是没任何问题的，其次主线程空指针是为什么？
如果你这里回答
那我恭喜你，你连 ThreadLocal 都不知道是啥，这明显两个线程，子线程和主线程。子线程设置1，主线程肯定拿不到啊， ThreadLocal 和线程是嘻嘻相关的。这个不多费口舌。
说说为什么是空指针？
因为你get方法用的long而不是Long，那也应该返回null啊，大哥，long是基本类型，默认值是0，没有null这一说法。 ThreadLocal 里的泛型是Long，get却是基本类型，这需要拆箱操作的，也就是会执行 null.longValue() 的操作，这绝逼空指针了。
看似一道Javase的基础题目，实则隐藏了很多知识。
六、ThreadLocal工具类
package com.duoku.base.util;importcom.google.common.collect.Maps;importorg.springframework.core.NamedThreadLocal;importjava.util.Map;/**
* Description:
*
* @author TongWei.Chen 2019-09-09 18:35:30
*/publicclassThreadLocalUtil{privatestaticfinalThreadLocal> threadLocal = newNamedThreadLocal("xxx-threadlocal") { @OverrideprotectedMap initialValue() {returnMaps.newHashMap(); } };publicstaticMap getThreadLocal(){returnthreadLocal.get(); }publicstaticTget(Stringkey) {Mapmap= threadLocal.get();// todo:copy a new onereturn(T)map.get(key); }publicstaticTget(Stringkey,TdefaultValue) {Mapmap= threadLocal.get();return(T)map.get(key) == null ? defaultValue : (T)map.get(key); }publicstaticvoidset(Stringkey,Objectvalue) {Mapmap= threadLocal.get();map.put(key, value); }publicstaticvoidset(Map keyValueMap) {Mapmap= threadLocal.get();map.putAll(keyValueMap); }publicstaticvoid remove() { threadLocal.remove(); }}
写在最后
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