ThreadLocal原理和使用场景

ThreadLocal源码解释：

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This class provides thread-local variables.  These variables differ from their normal counterparts in that each thread that accesses one (via its @code get} or {@code set} method) has its own, independently initialized copy of the variable.  {@code ThreadLocal} instances are typically private static fields in classes that wish to associate state with a thread (e.g.,a user ID or Transaction ID).
  
Each thread holds an implicit reference to its copy of a thread-local variable as long as the thread is alive and the {@code ThreadLocal} instance is accessible; after a thread goes away, all of its copies of thread-local instances are subject to garbage collection (unless other references to these copies exist).

原理：

首先ThreadLocal是一个泛型类，保证可以接受任何类型的对象。

线程内部维护的一个ThreadLocalMap 静态内部类，而我们使用的 get()、set() 方法其实都是调用了这个 ThreadLocalMap 类对应的 get()、set() 方法。ThreadLocalMap 是以ThreadLocal 为key，泛型为value的Entry 键值对。例如下面的 get，set 方法：

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();
}

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);
}

使用场景

就是当我们只想在本身的线程内使用的变量，可以用 ThreadLocal 来实现，并且这些变量是和线程的生命周期密切相关的，线程结束，变量也就销毁了

所以说 ThreadLocal 不是为了解决线程间的共享变量问题的，如果是多线程都需要访问的数据，那需要用全局变量加同步机制。

举几个例子说明一下：

1、比如线程中处理一个非常复杂的业务，可能方法有很多，那么，使用 ThreadLocal 可以代替一些参数的显式传递；

2、比如用来存储用户 Session。Session 的特性很适合 ThreadLocal ，因为 Session 之前当前会话周期内有效，会话结束便销毁。我们先笼统但不正确的分析一次 web 请求的过程：

用户在浏览器中访问 web 页面；
浏览器向服务器发起请求；
服务器上的服务处理程序（例如tomcat）接收请求，并开启一个线程处理请求，期间会使用到 Session ；
最后服务器将请求结果返回给客户端浏览器。

从这个简单的访问过程我们看到正好这个 Session 是在处理一个用户会话过程中产生并使用的，如果单纯的理解一个用户的一次会话对应服务端一个独立的处理线程，那用 ThreadLocal 在存储 Session ,简直是再合适不过了。但是例如 tomcat 这类的服务器软件都是采用了线程池技术的，并不是严格意义上的一个会话对应一个线程。并不是说这种情况就不适合 ThreadLocal 了，而是要在每次请求进来时先清理掉之前的 Session ，一般可以用拦截器、过滤器来实现。

3、在一些多线程的情况下，如果用线程同步的方式，当并发比较高的时候会影响性能，可以改为 ThreadLocal 的方式，例如高性能序列化框架 Kyro 就要用 ThreadLocal 来保证高性能和线程安全；

4、还有像线程内上线文管理器、数据库连接等可以用到 ThreadLocal;

使用方式

ThreadLocal 使用方式比较简单，4个步骤：创建、创建并赋值、赋值、取值

创建

ThreadLocal<String> mLocal = new ThreadLocal<>();

创建并赋值,

ThreadLocal<String> mLocal = new ThreadLocal<String>(){
      @Override
      protected String initialValue(){
      return "init value";
      }
};
System.out.println(mLocal.get());

设置值

mLocal.set("hello");
取值

mLocal.get()

内存泄漏问题

实际上 ThreadLocalMap 中使用的 key 为 ThreadLocal 的弱引用，弱引用的特点是，如果这个对象只存在弱引用，那么在下一次垃圾回收的时候必然会被清理掉。

所以如果 ThreadLocal 没有被外部强引用的情况下，在垃圾回收的时候会被清理掉的，这样一来 ThreadLocalMap 中使用这个 ThreadLocal 的 key 也会被清理掉。但是，value 是强引用，不会被清理，这样一来就会出现 key 为 null 的 value。

ThreadLocalMap 实现中已经考虑了这种情况，在调用 set()、get()、remove() 方法的时候，会清理掉 key 为 null 的记录。如果说会出现内存泄漏，那只有在出现了 key 为 null 的记录后，没有手动调用 remove() 方法，并且之后也不再调用 get()、set()、remove() 方法的情况下