1.1.1. ThreadLocal

每个Thread 维护一个 ThreadLocalMap 映射表，这个映射表的 key 是 ThreadLocal实例本身，value 是真正需要存储的 Object。

ThreadLocal 相当于提供了一种线程隔离，将变量与线程相绑定。而当线程结束生命周期时，所有的线程本地实例都会被 GC 回收掉。通常 ThreadLocal 定义为 private static 类型。

set()

//java/lang/ThreadLocal.java

public void set(T value) {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    else
        createMap(t, value);
}

ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
    return t.threadLocals;
}

void createMap(Thread t, T firstValue) {
    t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}

通过Thread.currentThread() 得到当前线程引用，并获取该线程的ThreadlocalMap实例。

ThreadLocalMap

ThreadLocalMap 有一个常量和三个成员变量：

//java/lang/ThreadLocal.ThreadLocalMap

private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;

private Entry[] table;

private int size = 0;

private int threshold; // Default to 0

Entry 类是 ThreadLocalMap 的静态内部类，用于存储数据。

//java/lang/ThreadLocal.ThreadLocalMap

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
    /** The value associated with this ThreadLocal. */
    Object value;

    Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
        super(k);
        value = v;
    }
}

每个Entry对象都有一个弱引用的Threadlocal作为key，一旦线程结束，key变为一个不可达的对象，Entry就会被GC回收。

ThreadLocal内存泄漏

ThreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作为key，如果一个ThreadLocal没有外部强引用来引用它，那么系统 GC 的时候，这个ThreadLocal势必会被回收，这样一来，ThreadLocalMap中就会出现key为null的Entry，就没有办法访问这些key为null的Entry的value，如果当前线程再迟迟不结束的话，这些key为null的Entry的value就会一直存在一条强引用链：Thread Ref -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry -> value永远无法回收，造成内存泄漏。

所以，在ThreadLocal的get(),set(),remove()的时候都会清除线程ThreadLocalMap里所有key为null的value。

每次使用完ThreadLocal，都调用它的remove()方法，清除数据。

使用场景

当需要使用多线程时，有个变量恰巧不需要共享，此时就不必使用synchronized这么麻烦的关键字来锁住，每个线程都相当于在堆内存中开辟一个空间，线程中带有对共享变量的缓冲区，通过缓冲区将堆内存中的共享变量进行读取和操作，ThreadLocal相当于线程内的内存，一个局部变量。每次可以对线程自身的数据读取和操作，并不需要通过缓冲区与主内存中的变量进行交互。并不会像synchronized那样修改主内存的数据，再将主内存的数据复制到线程内的工作内存。ThreadLocal可以让线程独占资源，存储于线程内部，避免线程堵塞造成CPU吞吐下降。

TheadLocal模式与同步机制的区别

同步机制采用了“以时间换空间”的方式,提供一份变量,让不同的线程排队访问.而ThreadLocal采用了“以空间换时间”的方式,为每一个线程都提供一份变量的副本,从而实现同时访问而互不影响。　
Java中的synchronized是一个保留字,它依靠JVM的锁机制来实现临界区的函数或者变量的访问中的原子性.在同步机制中,通过对象的锁机制保证同一时间只有一个线程访问变量.此时,被用作“锁机制”的变量是多个线程共享的；　　而ThreadLocal会为每一个线程维护一个和该线程绑定的变量的副本，从而隔离了多个线程的数据，每一个线程都拥有自己的变量副本，从而也就没有必要对该变量进行同步了。　　
同步机制是为了同步多个线程对相同资源的并发访问，是为了多个线程之间进行通信的有效方式。　　而ThreadLocal是隔离多个线程的数据共享，从根本上就不在多个线程之间共享资源（变量），这样当然不需要对多个线程进行同步了。　　所以，如果你需要进行多个线程之间进行通信，则使用同步机制。如果需要隔离多个线程之间的共享冲突，可以使用ThreadLocal。

2-06.ThreadLocal