平時常說的ThreadLocal，今天就完全解決它

• 前言
• 1、瞭解ThreadLocal的做用
• 2、ThreadLocal簡單使用
• 3、ThreadLocal原理
  • 3.1 ThreadLocal的存取過程
  • 3.2 探究ThreadLocalMap對象
  • 3.3 ThreadLocal對象的回收
• 4、ThreadLocal應用場景

前言

ThreadLocal是多線程處理中很是重要的一個工具，好比數據庫鏈接池存放Connection、存放本地參數等做用，面試也常常會問到它的應用及原理，本文就將從外到內地學習一下ThreadLocal。

1、瞭解ThreadLocal的做用

ThreadLocal顧名思義是線程私有的局部變量存儲容器，能夠理解成每一個線程都有本身專屬的存儲容器，它用來存儲線程私有變量，其實它只是一個外殼，內部真正存取是一個Map，後面會仔細講解。每一個線程能夠經過set()和get()存取變量，多線程間沒法訪問各自的局部變量，至關於在每一個線程間創建了一個隔板。只要線程處於活動狀態，它所對應的ThreadLocal實例就是可訪問的，線程被終止後，它的全部實例將被垃圾收集。總之記住一句話：ThreadLocal存儲的變量屬於當前線程。

2、ThreadLocal簡單使用

話很少說先看一下ThreadLocal的一個簡單案例

Code:

public class Test implements Runnable { private static AtomicInteger counter = new AtomicInteger(100); private static ThreadLocal<String> threadInfo = new ThreadLocal<String>() { @Override protected String initialValue() { return "[" + Thread.currentThread().getName() + "," + counter.getAndIncrement() + "]"; } }; @Override public void run() { System.out.println("threadInfo value:" + threadInfo.get()); } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread thread1 = new Thread(new Test()); Thread thread2 = new Thread(new Test()); thread1.start(); thread2.start(); thread1.join(); thread2.join(); System.out.println("threadInfo value in main:" + threadInfo.get()); } } 

Output:

threadInfo value:[Thread-0,100] threadInfo value:[Thread-1,101] threadInfo value in main:[main,102] 

上述代碼中我用ThreadLocal來存儲線程的信息，其格式爲[線程名，線程ID]，定義的變量是靜態的。從運行結果能夠看出來每一個線程包括主線程訪問到的threadInfo獲取到的值都是不同的，並且存放的信息就是本線程的信息，也應證了上面那句話ThreadLocal存儲的變量屬於當前線程。

3、ThreadLocal原理

3.1 ThreadLocal的存取過程

解析原理先從源碼開始，首先看一下ThreadLocal.set()方法

//  ThreadLocal中set方法
public void set(T value) { // 獲取當前線程對象 Thread t = Thread.currentThread(); // 獲取該線程的threadLocals屬性（ThreadLocalMap對象） ThreadLocalMap map = getMap(t); if (map != null) map.set(this, value); else createMap(t, value); } // Thread類中的threadLocals定義 ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null; // ThreadLocal中getMap方法 ThreadLocalMap getMap(Thread t) { return t.threadLocals; } // ThreadLocal中createMap方法 // 爲線程建立ThreadLocalMap對象並賦值給threadLocals void createMap(Thread t, T firstValue) { t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); } 

從源碼中看到在set方法裏面就是把值存入ThreadLocalMap類中，這個類是屬於ThreadLocal的內部類，可是在Thread類中也有定義threadLocals變量，get方法的操做對象也是ThreadLocalMap，也就是說關鍵的存儲和獲取實質上在於ThreadLocalMap類。其中是以ThreadLocal類爲key，存入的值爲value，而ThreadLocal又是定義在每一個線程的屬性中，這也就實現了「ThreadLocal線程私有化」的功能，每次都是先從當前線程獲取到threadLocals屬性，也就是得到ThreadLocalMap對象，以ThreadLocal對象做爲key存取對應的值。

3.2 探究ThreadLocalMap對象

ThreadLocalMap對象是ThreadLocal類的內部類，其中它就是一個簡單的Map，每一個存的值被封裝成Entry進行存儲，下面是Entry的源碼

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> { /** The value associated with this ThreadLocal. */ Object value; Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) { super(k); value = v; } } 

Entry是ThreadLocalMap的內部類，仔細觀察其源碼發現，它是繼承了一個ThreadLocal的弱引用。回憶一下Java中的四種引用：強引用、軟引用、弱引用、幻象引用。強引用是new建立出來的對象，只要強引用存在，垃圾收集器永遠不會回收該引用；軟引用（SoftReference）是在內存即將被佔滿時被回收；弱引用（WeakReference）用來描述非必需對象的，可是它的強度比軟引用更弱一些，被弱引用關聯的對象只能生存到下一次GC發生以前，當垃圾收集器工做時，不管當前內存是否足夠，都會回收掉該類對象；幻象引用又稱虛引用或幽靈引用（Phantom Reference），它是最弱的一種引用關係。一個對象是否有虛引用的存在，徹底不會對其生存時間構成影響，也沒法經過虛引用來取得對象實例，任什麼時候候均可能被回收。更多的解釋和示例讀者可前往我以前寫的這篇文章閱讀：

• JVM 垃圾回收機制（GC）總結

3.3 ThreadLocal對象的回收

Entry是一個弱引用，是由於它不會影響到ThreadLocal的GC行爲，若是是強引用的話，在線程運行過程當中，咱們再也不使用ThreadLocal了，將ThreadLocal置爲null，但ThreadLocal在線程的ThreadLocalMap裏還有引用，致使其沒法被GC回收。而Entry聲明爲WeakReference，ThreadLocal置爲null後，線程的ThreadLocalMap就不算強引用了，ThreadLocal就能夠被GC回收了。

//  ThreadLocal中的remove方法
public void remove() { ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread()); if (m != null) m.remove(this); } // ThreadLocalMap中的remove方法 private void remove(ThreadLocal<?> key) { Entry[] tab = table; int len = tab.length; int i = key.threadLocalHashCode & (len-1); for (Entry e = tab[i]; e != null; e = tab[i = nextIndex(i, len)]) { if (e.get() == key) { e.clear(); expungeStaleEntry(i); return; } } } 

可能存在的內存泄漏問題

ThreadLocalMap的生命週期是與線程同樣的，可是ThreadLocal卻不必定，可能ThreadLocal使用完了就想要被回收，可是此時線程可能不會當即終止，還會繼續運行（好比線程池中線程重複利用），若是ThreadLocal對象只存在弱引用，那麼在下一次垃圾回收的時候必然會被清理掉。

若是ThreadLocal沒有被外部強引用的狀況下，在垃圾回收的時候會被清理掉的，這樣一來ThreadLocalMap中使用這個ThreadLocal的key也會被清理掉。可是，value 是強引用，不會被清理，這樣一來就會出現key爲null的value

在ThreadLocalMap中，調用 set()、get()、remove()方法的時候，會清理掉key爲null的記錄。在ThreadLocal設置爲null以後，ThreadLocalMap中存在key爲null的值，那麼就可能發生內存泄漏，只有手動調用remove()方法來避免，因此咱們在使用完ThreadLocal變量時，儘可能用threadLocal.remove()來清除，避免threadLocal=null的操做。remove方法是完全地回收該對象，而經過threadLocal=null只是釋放掉了ThreadLocal的引用，可是在ThreadLocalMap中卻還存在其Entry，後續還需處理。

4、ThreadLocal應用場景

• 處理較爲複雜的業務時，使用ThreadLocal代替參數的顯示傳遞。
• ThreadLocal能夠用來作數據庫鏈接池保存Connection對象，這樣就可讓線程內屢次獲取到的鏈接是同一個了（Spring中的DataSource就是使用的ThreadLocal）。
• 管理Session會話，將Session保存在ThreadLocal中，使線程處理屢次處理會話時始終是一個Session。