ThreadLocal 的理解

ThreadLocal，很多地方叫线程本地变量，或线程本地存储。ThreadLocal为变量在每个线程中都创建了一个副本，每个线程可以访问自己内部的副本变量。===》解决的问题是线程间不需要共享的变量。

代码示例

class ConnectionManager {    private static Connection connect = null;    public static Connection openConnection() {        if(connect == null){            connect = DriverManager.getConnection();        }        return connect;    }    public static void closeConnection() {        if(connect!=null)            connect.close();    }}

假设有这样一个数据库链接管理类，这段代码在单线程中使用是没有任何问题的，但是如果在多线程中使用呢？很显然，在多线程中使用会存在线程安全问题：第一，这里面的2个方法都没有进行同步，很可能在openConnection方法中会多次创建connect；第二，由于connect是共享变量，那么必然在调用connect的地方需要使用到同步来保障线程安全，因为很可能一个线程在使用connect进行数据库操作，而另外一个线程调用closeConnection关闭链接。

　　所以出于线程安全的考虑，必须将这段代码的两个方法进行同步处理，并且在调用connect的地方需要进行同步处理。

　　这样将会大大影响程序执行效率，因为一个线程在使用connect进行数据库操作的时候，其他线程只有等待。

　　那么大家来仔细分析一下这个问题，这地方到底需不需要将connect变量进行共享？事实上，是不需要的。假如每个线程中都有一个connect变量，各个线程之间对connect变量的访问实际上是没有依赖关系的，即一个线程不需要关心其他线程是否对这个connect进行了修改的。

　　到这里，可能会有朋友想到，既然不需要在线程之间共享这个变量，可以直接这样处理，在每个需要使用数据库连接的方法中具体使用时才创建数据库链接，然后在方法调用完毕再释放这个连接。比如下面这样:

class ConnectionManager {    private  Connection connect = null;    public Connection openConnection() {        if(connect == null){            connect = DriverManager.getConnection();        }        return connect;    }    public void closeConnection() {        if(connect!=null)            connect.close();    }}class Dao{    public void insert() {        ConnectionManager connectionManager = new ConnectionManager();        Connection connection = connectionManager.openConnection();        //使用connection进行操作        connectionManager.closeConnection();    }}

这样处理确实也没有任何问题，由于每次都是在方法内部创建的连接，那么线程之间自然不存在线程安全问题。但是这样会有一个致命的影响：导致服务器压力非常大，并且严重影响程序执行性能。由于在方法中需要频繁地开启和关闭数据库连接，这样不尽严重影响程序执行效率，还可能导致服务器压力巨大。

　　那么这种情况下使用ThreadLocal是再适合不过的了，因为ThreadLocal在每个线程中对该变量会创建一个副本，即每个线程内部都会有一个该变量，且在线程内部任何地方都可以使用，线程之间互不影响，这样一来就不存在线程安全问题，也不会严重影响程序执行性能。

　　但是要注意，虽然ThreadLocal能够解决上面说的问题，但是由于在每个线程中都创建了副本，所以要考虑它对资源的消耗，比如内存的占用会比不使用ThreadLocal要大。

深入解析ThreadLocal类

ThreadLocal 的作用：每个线程对该变量创建一个副本，每个线程内部都会有一个该变量，且在线程内部任何地方都可以使用，线程间互不影响。

ThreadLocal的方法

public T get() { }public void set(T value) { }public void remove() { }protected T initialValue() { }

• get()方法是用来获取ThreadLocal在当前线程中保存的变量副本，
• set()用来设置当前线程中变量的副本，
• remove()用来移除当前线程中变量的副本，
• initialValue()是一个protected方法，一般是用来在使用时进行重写的，它是一个延迟加载方法，

下面会详细说明。

首先我们来看一下ThreadLocal类是如何为每个线程创建一个变量的副本的。

先看下get方法的实现：

第一句是取得当前线程，然后通过getMap(t)方法获取到一个map，map的类型为ThreadLocalMap。然后接着下面获取到<key,value>键值对，注意这里获取键值对传进去的是 this，而不是当前线程t。

　　如果获取成功，则返回value值。

　　如果map为空，则调用setInitialValue方法返回value。

　　我们上面的每一句来仔细分析：

　　首先看一下getMap方法中做了什么：

可能大家没有想到的是，在getMap中，是调用当期线程t，返回当前线程t中的一个成员变量threadLocals。

　　那么我们继续取Thread类中取看一下成员变量threadLocals是什么：

　　实际上就是一个ThreadLocalMap，这个类型是ThreadLocal类的一个内部类，我们继续取看ThreadLocalMap的实现：

可以看到ThreadLocalMap的Entry继承了WeakReference，并且使用ThreadLocal作为键值。

　　然后再继续看setInitialValue方法的具体实现：

　　很容易了解，就是如果map不为空，就设置键值对，为空，再创建Map，看一下createMap的实现：

至此，可能大部分朋友已经明白了ThreadLocal是如何为每个线程创建变量的副本的：

　　首先，在每个线程Thread内部有一个ThreadLocal.ThreadLocalMap类型的成员变量threadLocals，这个threadLocals就是用来存储实际的变量副本的，键值为当前ThreadLocal变量，value为变量副本（即T类型的变量）。

　　初始时，在Thread里面，threadLocals为空，当通过ThreadLocal变量调用get()方法或者set()方法，就会对Thread类中的threadLocals进行初始化，并且以当前ThreadLocal变量为键值，以ThreadLocal要保存的副本变量为value，存到threadLocals。

　　然后在当前线程里面，如果要使用副本变量，就可以通过get方法在threadLocals里面查找。

　　下面通过一个例子来证明通过ThreadLocal能达到在每个线程中创建变量副本的效果：

public class Test {    ThreadLocal
    
      longLocal = new ThreadLocal
     
      ();    ThreadLocal
      
        stringLocal = new ThreadLocal
       
        ();    public void set() {        longLocal.set(Thread.currentThread().getId());        stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());    }    public long getLong() {        return longLocal.get();    }    public String getString() {        return stringLocal.get();    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        final Test test = new Test();        test.set();        System.out.println(test.getLong());        System.out.println(test.getString());        Thread thread1 = new Thread(){            public void run() {                test.set();                System.out.println(test.getLong());                System.out.println(test.getString());            };        };        thread1.start();        thread1.join();        System.out.println(test.getLong());        System.out.println(test.getString());    }}
       
      
     
    

　　这段代码的输出结果为：

内存原理图

当设置一个ThreadLocal变量时，这个map里就多了一对ThreadLocal -> Object的映射。

• 1.泄露的原因：TreadLocal 中用到的自己定义的map，使用的key值是一个 WeakReference类型的值，如果这个key被GC时释放了，就会导致Value永远不会被调用到，但是线程不结束，又一直存在。

• 2.如果key == null的时候，这个值无效，但是value 仍然存在。调用expunged进行清理。

最后来做个总结吧，可能泄露的场景仅且仅在：

• 1.线程run方法结束后没有显示的调用remove进行清理
• 2.线程在线程池的模式下，一直重复运行

文献