1、什么是 ThreadLocal：

ThreadLocal，即線程本地變量，如果你創(chuàng)建了一個(gè)變量，那么訪問這個(gè)變量的每個(gè)線程都會有這個(gè)變量的本地拷貝，多個(gè)線程操作這個(gè)變量的時(shí)候，實(shí)際操作自己本地內(nèi)存里面的變量，從而起到線程隔離的作用，避免了線程安全問題

ThreadLocal 適用于無狀態(tài)，副本變量獨(dú)立后不影響業(yè)務(wù)邏輯的高并發(fā)場景，如果業(yè)務(wù)邏輯強(qiáng)依賴于變量副本，則不適合用 ThreadLocal 解決，需要另尋解決方案

應(yīng)用場景：

數(shù)據(jù)庫連接池會話管理中使用

2、ThreadLocal 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

在 JDK8 中，每個(gè)線程 Thread 內(nèi)部都維護(hù)了一個(gè) ThreadLocalMap 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，ThreadLocalMap 中有一個(gè)由內(nèi)部類 Entry 組成的 table 數(shù)組，Entry 的 key 就是線程的本地化對象 ThreadLocal，而 value 則存放了當(dāng)前線程所操作的變量副本。每個(gè) ThreadLocal 只能保存一個(gè)副本 value，并且各個(gè)線程的數(shù)據(jù)互不干擾，如果想要一個(gè)線程保存多個(gè)副本變量，就需要創(chuàng)建多個(gè)ThreadLocal。

一個(gè) ThreadLocal 的值，會根據(jù)線程的不同，分散在 N 個(gè)線程中，所以獲取 ThreadLocal 的 value，有兩個(gè)步驟：

第一步，根據(jù)線程獲取 ThreadLocalMap

第二步，根據(jù)自身從 ThreadLocalMap 中獲取值，所以它的 this 就是 Map 的 Key

當(dāng)執(zhí)行 set() 方法時(shí)，其值是保存在當(dāng)前線程的 ThreadLocal 變量副本中
當(dāng)執(zhí)行g(shù)et() 方法中，是從當(dāng)前線程的 ThreadLocal 的變量副本獲取。

所以對于不同的線程，每次獲取副本值時(shí)，別的線程并不能獲取到當(dāng)前線程的副本值，形成了線程的隔離，互不干擾。

3、ThreadLocal 的核心方法：

ThreadLocal 對外暴露的方法有4個(gè)：

1.initialValue()方法：返回為當(dāng)前線程初始副本變量值。
2.get()方法：獲取當(dāng)前線程的副本變量值。
3.set()方法：保存當(dāng)前線程的副本變量值。
4.remove()方法：移除當(dāng)前前程的副本變量值

 1、set()方法：

// 設(shè)置當(dāng)前線程對應(yīng)的ThreadLocal值
public void set(T value) {
    Thread t = Thread.currentThread(); // 獲取當(dāng)前線程對象
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) // 判斷map是否存在
        map.set(this, value); 
        // 調(diào)用map.set 將當(dāng)前value賦值給當(dāng)前threadLocal。
    else
        createMap(t, value);
        // 如果當(dāng)前對象沒有ThreadLocalMap 對象。
        // 創(chuàng)建一個(gè)對象 賦值給當(dāng)前線程
}
 
// 獲取當(dāng)前線程對象維護(hù)的ThreadLocalMap
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
    return t.threadLocals;
}
// 給傳入的線程 配置一個(gè)threadlocals
void createMap(Thread t, T firstValue) {
    t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}

執(zhí)行流程：

1.獲得當(dāng)前線程，根據(jù)當(dāng)前線程獲得 map。
2.如果 map 不為空，則將參數(shù)設(shè)置到 map 中，當(dāng)前的 Threadlocal 作為 key。
3.如果 map 為空，則給該線程創(chuàng)建 map，設(shè)置初始值。

 2、get()方法：

public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();//獲得當(dāng)前線程對象
    ThreadLocalMap map = getMap(t);//線程對象對應(yīng)的map
    if (map != null) {
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);// 以當(dāng)前threadlocal為key,嘗試獲得實(shí)體
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    // 如果當(dāng)前線程對應(yīng)map不存在
    // 如果map存在但是當(dāng)前threadlocal沒有關(guān)連的entry。
    return setInitialValue();
}
 
// 初始化
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;
}

執(zhí)行流程：

（1）先嘗試獲得當(dāng)前線程，再根據(jù)當(dāng)前線程獲取對應(yīng)的 map
（2）如果獲得的 map 不為空，以當(dāng)前 threadlocal 為 key 嘗試獲得 entry
（3）如果 entry 不為空，返回值。
（4）如果 2 跟 3 出現(xiàn)無法獲得，則通過 initialValue 函數(shù)獲得初始值，然后給當(dāng)前線程創(chuàng)建新 map

 3、remove()方法：

public void remove() {
    ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
    if (m != null)
        m.remove(this);
}

執(zhí)行流程：

首先嘗試獲取當(dāng)前線程，然后根據(jù)當(dāng)前線程獲得map，從map中嘗試刪除enrty。

4、initialValue() 方法：

protected T initialValue() {
    return null;
}

執(zhí)行流程：

（1）如果沒有調(diào)用 set() 直接 get()，則會調(diào)用此方法，該方法只會被調(diào)用一次，
（2）默認(rèn)返回一個(gè)缺省值null，如果不想返回null，可以O(shè)verride 進(jìn)行覆蓋。

4、ThreadLocal 的哈希沖突的解決方法：線性探測

和 HashMap 不同，ThreadLocalMap 結(jié)構(gòu)中沒有 next 引用
ThreadLocalMap 中解決哈希沖突的方式并非鏈表的方式，而是采用線性探測的方式，當(dāng)發(fā)生哈希沖突時(shí)就將步長加1或減1，尋找下一個(gè)相鄰的位置

流程說明：

1.根據(jù) ThreadLocal 對象的 hash 值，定位到 table 中的位置 i；

2.如果當(dāng)前位置是 null，就初始化一個(gè) Entry 對象放在位置 i 上；

3.如果位置 i 已經(jīng)有 Entry 對象了，如果這個(gè) Entry 對象的 key 與即將設(shè)置的 key 相同，那么重新設(shè)置 Entry 的 value；

4.如果位置 i 的 Entry 對象和 即將設(shè)置的 key 不同，那么尋找下一個(gè)空位置；

5、ThreadLocal 的內(nèi)存泄露：

在使用 ThreadLocal 時(shí)，當(dāng)使用完變量后，必須手動調(diào)用 remove() 方法刪除 entry 對象，否則會造成 value 的內(nèi)存泄露，嚴(yán)格來說，ThreadLocal 是沒有內(nèi)存泄漏問題，有的話，那也是忘記執(zhí)行 remove() 引起的

內(nèi)存泄露的根本原因在于 ThreadLocalMap 的生命周期與當(dāng)前線程 CurrentThread 的生命周期相同，且 ThreadLocal 使用完沒有進(jìn)行手動刪除導(dǎo)致的

ThreadLocal 的內(nèi)存泄露與強(qiáng)弱引用無關(guān)，那么為什么還要用弱引用呢？

（1）Entry 中的 key（Threadlocal）是弱引用，目的是將 ThreadLocal 對象的生命周期跟線程周期解綁，用 WeakReference 弱引用關(guān)聯(lián)的對象，只能生存到下一次垃圾回收之前，GC發(fā)生時(shí)，不管內(nèi)存夠不夠，都會被回收。

（2）當(dāng)我們使用完 ThreadLocal，而 Thread 仍然運(yùn)行時(shí)，即使忘記調(diào)用 remove() 方法， 弱引用也會比強(qiáng)引用多一層保障：當(dāng) GC 發(fā)生時(shí)，弱引用的 ThreadLocal 被收回，那么 key 就為 null 了。而 ThreadLocalMap 中的 set()、get() 方法，會針對 key == null (也就是 ThreadLocal 為 null) 的情況進(jìn)行處理，如果 key == null，則系統(tǒng)認(rèn)為 value 也應(yīng)該是無效了應(yīng)該設(shè)置為 null，也就是說對應(yīng)的 value 會在下次調(diào)用 ThreadLocal 的 set()、get() 方法時(shí)，執(zhí)行底層 ThreadLocalMap 中的 expungeStaleEntry() 方法進(jìn)行清除無用的 value，從而避免內(nèi)存泄露。

6、ThreadLocal 的應(yīng)用場景：

（1）Hibernate 的 session 獲?。好總€(gè)線程訪問數(shù)據(jù)庫都應(yīng)當(dāng)是一個(gè)獨(dú)立的 session 會話，如果多個(gè)線程共享同一個(gè) session 會話，有可能其他線程關(guān)閉連接了，當(dāng)前線程再執(zhí)行提交時(shí)就會出現(xiàn)會話已關(guān)閉的異常，導(dǎo)致系統(tǒng)異常。

使用 ThreadLocal 的方式能避免線程爭搶session，提高并發(fā)安全性。

（2）Spring 的事務(wù)管理：事務(wù)需要保證一組操作同時(shí)成功或失敗，意味著一個(gè)事務(wù)的所有操作需要在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫連接上，Spring 采用 Threadlocal 的方式，來保證單個(gè)線程中的數(shù)據(jù)庫操作使用的是同一個(gè)數(shù)據(jù)庫連接，同時(shí)采用這種方式可以使業(yè)務(wù)層使用事務(wù)時(shí)不需要感知并管理 connection 對象，通過傳播級別，巧妙地管理多個(gè)事務(wù)配置之間的切換，掛起和恢復(fù)

7、如果想共享線程的 ThreadLocal 數(shù)據(jù)怎么辦 ？

使用 InheritableThreadLocal 可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)線程訪問 ThreadLocal 的值

我們在主線程中創(chuàng)建一個(gè) InheritableThreadLocal 的實(shí)例，然后在子線程中得到這個(gè)InheritableThreadLocal實(shí)例設(shè)置的值。

private void test() {    
final ThreadLocal threadLocal = new InheritableThreadLocal();       
threadLocal.set("主線程的ThreadLocal的值");    
Thread t = new Thread() {        
    @Override        
    public void run() {            
      super.run();            
      Log.i( "我是子線程，我要獲取其他線程的ThreadLocal的值 ==> " + threadLocal.get());        
    }    
  };          
  t.start(); 
} 

8、為什么一般用 ThreadLocal 都要用 static?

ThreadLocal 能實(shí)現(xiàn)線程的數(shù)據(jù)隔離，不在于它自己本身，而在于 Thread 的 ThreadLocalMap，所以，ThreadLocal 可以只實(shí)例化一次，只分配一塊存儲空間就可以了，沒有必要作為成員變量多次被初始化。

到此這篇關(guān)于Java多線程之ThreadLocal原理總結(jié)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java多線程ThreadLocal內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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