线程本地变量 - ThreadLocal

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1、ThreadLocal是什么？

线程本地变量，其为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，所以每个线程都可以独立的改变自己的副本，而不影响其它线程维护的副本。

在每个线程内部都有自己的一个Map，该Map是ThreadLocal中的一个内部类ThreadLocalMap。在线程对其进行读写时，是从本身拥有的成员变量threadlocals（类型为内部类ThreadLocalMap）中进行读写，该变量是用来存储实际变量副本的。存储时键是当前ThreadLocal变量，值是要保存的变量复本。

扩展：Thread中包含两个ThreadLocal中的ThreadLocalMap成员变量，threadLocals、inheritableThreadLocals

2、ThreadLocal是如何为每个线程创建变量的副本的？

在每个线程Thread内部有一个ThreadLocal.ThreadLocalMap类型的成员变量threadLocals，键是当前ThreadLocal变量，值是变量的副本；

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

3、ThreadLocalMap的解释

是ThreadLocal的内部类，类似于HashMap，但并没有实现Map接口

初始容量是16的Entry<K,V>数组，这里指定K为ThreadLocal对象，并且注意Entry<K,V>是继承自WeakReference（弱引用，生命周期只能存活到下次GC前）

与HashMap最大的不同是，Entry<K,V>没有next，就是说，解决Hash冲突的方式并不是链表的方式，而是采用线性探测法，简单的步长加一或减一（寻找相邻的位置）。该线性探测法解决hash冲突的效率低。

线性探测法：根据初始key的hashcode值确定元素的位置，若该位置已存在一个元素，则根据一定的算法机制去下一处位置，直到存放元素成功。

4、ThreadLocal的get()和set()方法解释

get()：

获取当前线程的ThreadLocalMap对象ThreadLocals；

从map中获取线程存储的Entry<K,V>节点；

从Entry<K,V>节点获取存储的Value副本值返回；

map为空的话返回初始值null，即线程变量副本为null，在使用时需要注意判断NullPointerException。

set()：

获取当前线程的成员变量map；

map非空，则重新将ThreadLocal和新的value副本放入到map中；

map空，则对线程的成员变量ThreadLocalMap进行初始化创建，并将ThreadLocal和value副本放入map中。

5、ThreadLocal的问题，会造成内存泄露

ThreadLocalMap中的键是弱引用的，而value是强引用的，这样会导致ThreadLocal在没有外部对象强引用时，发生GC时弱引用key会被回收，而value不会被回收。此时创建ThreadLocal的线程还在运行，时间过长后，加之Entry对象的value一直得不到回收，发生内存泄露。

为此，在调用ThreadLocal的get()、set()后，需要调用remove()方法，将Entry节点和Map的引用关系溢出，这样整个Entry对象在GC Roots分析后就变成不可达了，下次GC时就可以完成正确的回收。

6、ThreadLocal的应用场景

只适用于独立副本的情况，例如数据库连接、Session管理等