ThreadLocal概述
學習一個東西首先要知道為什么要引入它，就是我們能用它來干什么。所以我們先來看看ThreadLocal對我們到底有什么用，然后再來看看它的實現原理。
ThreadLocal如果單純從名字上來看像是“本地線程"這么個意思，只能說這個名字起的確實不太好，很容易讓人產生誤解，ThreadLocalVariable（線程本地變量）應該是個更好的名字。我們先看一下官方對ThreadLocal的描述：
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).
API表達了下面幾種觀點：
1、ThreadLocal不是線程，是用來提供線程內部的局部變量，你可以先簡單理解為線程類的屬性變量。
2、多線程環(huán)境中每個線程有自己的ThreadLocal的變量‘拷貝’，（通過get或set方法訪問）時能保證各個線程里的變量線程相對獨立于其他線程內的變量，修改本線程局部變量不影響其他線程中的局部變量。
3、ThreadLocal實例通常來說都是private static類型。
總結：
1、每個線程都有自己的局部變量
每個線程都有一個獨立于其他線程的上下文來保存這個變量，一個線程的本地變量對其他線程是不可見的（有前提，后面解釋）
2、獨立于變量的初始化副本
ThreadLocal可以給一個初始值，而每個線程都會獲得這個初始化值的一個副本，這樣才能保證不同的線程都有一份拷貝。
3、狀態(tài)與某一個線程相關聯(lián)
ThreadLocal 不是用于解決共享變量的問題的，不是為了協(xié)調線程同步而存在，而是為了方便每個線程處理自己的狀態(tài)而引入的一個機制，理解這點對正確使用ThreadLocal至關重要。
ThreadLocal適用于資源共享但不需要維護狀態(tài)的情況，也就是一個線程對資源的修改，不影響另一個線程的運行；這種設計是“空間換時間”，synchronized順序執(zhí)行是“時間換取空間”。
ThreadLocal的主要應用場景為按線程多實例（每個線程對應一個實例）的對象的訪問，并且這個對象很多地方都要用到。例如：同一個網站登錄用戶，每個用戶服務器會為其開一個線程，每個線程中創(chuàng)建一個ThreadLocal，里面存用戶基本信息等，在很多頁面跳轉時，會顯示用戶信息或者得到用戶的一些信息等頻繁操作，這樣多線程之間并沒有聯(lián)系而且當前線程也可以及時獲取想要的數據。
ThreadLocal實現原理
ThreadLocal可以看做是一個容器，容器里面存放著屬于當前線程的變量。ThreadLocal類提供了四個對外開放的接口方法，這也是用戶操作ThreadLocal類的基本方法：
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| T | get()?返回此線程局部變量的當前線程副本中的值。 |
| protected T | initialValue()?返回此線程局部變量的當前線程的“初始值”。 |
| void | remove()?移除此線程局部變量當前線程的值。 |
| void | set(T value)?將此線程局部變量的當前線程副本中的值設置為指定值。 |
可以通過上述的幾個方法實現ThreadLocal中變量的訪問，數據設置，初始化以及刪除局部變量，那ThreadLocal內部是如何為每一個線程維護變量副本的呢？
其實在ThreadLocal類中有一個靜態(tài)內部類ThreadLocalMap(其類似于Map)，用鍵值對的形式存儲每一個線程的變量副本，ThreadLocalMap中元素的key為當前ThreadLocal對象，而value對應線程的變量副本，每個線程可能存在多個ThreadLocal。
ThreadLocal類源代碼：
/**
* Returns the value in the current thread's copy of this
* thread-local variable. If the variable has no value for thecurrent thread, it is first initialized to the
* value returned by an invocation of the {@link #initialValue} method.
* @return the current thread's value of this thread-local
*/
public T get() {
Thread t = Thread.currentThread();//當前線程
ThreadLocalMap map = getMap(t);//獲取當前線程對應的ThreadLocalMap
if (map != null) {
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);//獲取對應ThreadLocal的變量值
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
return setInitialValue();//若當前線程還未創(chuàng)建ThreadLocalMap，則返回調用此方法并在其中調用createMap方法進行創(chuàng)建并返回初始值。
}
//設置變量的值
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
private T setInitialValue() {
T value = initialValue();
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
return value;
}
/**
* 為當前線程創(chuàng)建一個ThreadLocalMap的threadlocals,并將第一個值存入到當前map中
* @param t the current thread
* @param firstValue value for the initial entry of the map
*/
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
//刪除當前線程中ThreadLocalMap對應的ThreadLocal
public void remove() {
ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
if (m != null)
m.remove(this);
}
上述是在ThreadLocal類中的幾個主要的方法，他們的核心都是對其內部類ThreadLocalMap進行操作，下面看一下該類的源代碼：
static class ThreadLocalMap {
//map中的每個節(jié)點Entry,其鍵key是ThreadLocal并且還是弱引用，這也導致了后續(xù)會產生內存泄漏問題的原因。
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
/**
* 初始化容量為16，以為對其擴充也必須是2的指數
*/
private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
/**
* 真正用于存儲線程的每個ThreadLocal的數組，將ThreadLocal和其對應的值包裝為一個Entry。
*/
private Entry[] table;
///....其他的方法和操作都和map的類似
}
總之，為不同線程創(chuàng)建不同的ThreadLocalMap，用線程本身為區(qū)分點，每個線程之間其實沒有任何的聯(lián)系，說是說存放了變量的副本，其實可以理解為為每個線程單獨new了一個對象。
內存泄漏問題
在上面提到過，每個thread中都存在一個map，map的類型是ThreadLocal.ThreadLocalMap。Map中的key為一個threadlocal實例。這個Map的確使用了弱引用，不過弱引用只是針對key。每個key都弱引用指向threadlocal。當把threadlocal實例置為null以后，沒有任何強引用指向threadlocal實例，所以threadlocal將會被gc回收。但是，我們的value卻不能回收，因為存在一條從current thread連接過來的強引用。只有當前thread結束以后，current thread就不會存在棧中，強引用斷開，Current Thread，Map，value將全部被GC回收。
所以得出一個結論就是只要這個線程對象被gc回收，就不會出現內存泄露，但在threadLocal設為null和線程結束這段時間不會被回收的，就發(fā)生了我們認為的內存泄露。其實這是一個對概念理解的不一致，也沒什么好爭論的。最要命的是線程對象不被回收的情況，這就發(fā)生了真正意義上的內存泄露。比如使用線程池的時候，線程結束是不會銷毀的，會再次使用的。就可能出現內存泄露。
雖然ThreadLocalMap已經使用了weakReference，但是還是建議能夠顯示的使用remove方法。
