關于ThreadLocal，可能很多同學在學習Java的并發編程部分時，都有所耳聞，但是如果要仔細問ThreadLocal是個啥，我們可能也說不清楚，所以這篇博客旨在幫助大家了解ThreadLocal到底是個啥？

1.ThreadLocal是什么？

首先，我們要知道的是，ThreadLocal類位于Java標準庫的java.lang包中，它是Java中的一個類，我們可以用它來聲明一個ThreadLocal變量，如下：

ThreadLocal<String> local = new ThreadLocal<>();

好的，接下來解釋一下ThreadLocal的含義：

它從名字上看，叫做本地線程變量，意思是說，ThreadLocal中填充的的是當前線程的變量，該變量對其他線程而言是封閉且隔離的，ThreadLocal為變量在每個線程中創建了一個副本，這樣每個線程都可以訪問自己內部的副本變量。

相信上面的文字描述大家會不太理解，簡單來說，就是用ThreadLocal創建的變量，我們可能會在不同的線程中用到，那么為了避免線程安全問題，每個線程都會為自己單獨存一份這個變量，并且單獨使用和修改這個變量，這樣不同的線程之間就各自使用各自的ThreadLocal變量，互不影響。

但是到底具體每個線程是怎樣存儲的這個變量，以及這個變量如何被這個線程調用，這些的底層是如何實現的，請接著向下看。

2.舉例

大家先看一個例子：

public class ThreadLocalTest02 {public static void main(String[] args) {
//創建一個ThreadLocal變量，名為localThreadLocal<String> local = new ThreadLocal<>();
//創建10個線程，并且每次都在不同的線程中加入這個local變量IntStream.range(0, 10).forEach(i -> new Thread(() -> {
//使用set方法設置加入的local內容local.set(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
//然后輸入當前線程存儲的local變量的信息System.out.println("線程：" + Thread.currentThread().getName() + ",local:" + local.get());}).start());}
}

結果如下：

輸出結果：
線程：Thread-0,local:Thread-0:0
線程：Thread-1,local:Thread-1:1
線程：Thread-2,local:Thread-2:2
線程：Thread-3,local:Thread-3:3
線程：Thread-4,local:Thread-4:4
線程：Thread-5,local:Thread-5:5
線程：Thread-6,local:Thread-6:6
線程：Thread-7,local:Thread-7:7
線程：Thread-8,local:Thread-8:8
線程：Thread-9,local:Thread-9:9

上面的結果說明了什么呢？我們在每個線程中都添加了local對象，并且內容是不同的，然后我們再使用get方法輸出local的值。我們發現，我們只使用了一個local對象，但是在十個線程中的值都是不同的，而且它們的值不會相互影響，這就是ThreadLocal的簡單應用。不同的線程對這個local對象有著自己的備份。

3.Set方法

請大家先仔細閱讀一下下面這段源碼，邏輯一點也不難，我加了注釋：

public class ThreadLocal<T> {public void set(T value) {
//先獲取當前線程，例如在線程1中調用了local.set方法，那么這個t就是線程1Thread t = Thread.currentThread();//然后獲取當前線程1中的ThreadLocalMapThreadLocalMap map = getMap(t);//如果map為空，說明此線程還沒有存入任何一個ThreadLocal對象，我們就創建一個ThreadLocalMap
//如果map不為空，那么我們就直接將value存入這個ThreadLocalMap中if (map != null)map.set(this, value);elsecreateMap(t, value);}

大家現在可能會有疑惑，什么是ThreadLocalMap啊？為啥是從當前線程中獲取啊？還有createMap方法，到底是干啥的捏？我們一一進行解釋：

什么是ThreadLocalMap？

我們剛才上面說，我們每個線程都會存儲ThreadLocal對象的備份，那么存儲在哪里呢，答案就是在ThreadLocalMap中，ThreadLocalMap為?ThreadLocal的一個靜態內部類，里面定義了Entry來保存數據，那么既然是map，就會有鍵值對的結構，鍵的位置存的就是我們的ThreadLocal對象，而值存儲的就是通過set方法存入的那個值，例如這一句代碼：local.set( i);那么存到這個線程中的ThreadLocalMap的一個entry中，鍵和值就分別是 local：i

接下來我們就看一下ThreadLocalMap（它是ThreadLocal的一個內部類），還有Entry的結構：

  // 內部類ThreadLocalMapstatic class ThreadLocalMap {static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {Object value;// 內部類Entry，實際存儲數據的地方// Entry的key是ThreadLocal對象，不是當前線程ID或者名稱Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {super(k);value = v;}}// 注意這里維護的是Entry數組private Entry[] table;}

可以看出實際上存儲數據的是Entry，而TheadLocalMap則是一個Entry數組；

ok，了解了這個結構后，我們又回到宏觀的角度看待一下問題，剛才說每個線程都有自己的備份，并且這些備份是當前線程獨有的，那么既然上面說存儲數據的是ThreadLocalMap，并且每個線程都有自己的獨有的一份，那么這個ThreadLocalMap到底存在哪里呢？答案就是：ThreadLocalMap是作為Thread類的一個私有屬性實現的，這樣就可以保證每個Thread線程都有自己獨一份的TheadLocalMap來存儲自己的Threadlocal變量。

public class Thread {/* ... 省略其他代碼 ... *//*** ThreadLocalMap實例，用于存儲ThreadLocal變量的鍵值對*/ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;/* ... 省略其他代碼 ... */
}

?好好好，現在我們算是知道了，原來為每個線程存儲這些ThreadLocal變量的，就是Thread類中的屬性threadLocals?

那么這樣我們就能解釋為什么要從線程中獲取map了，看一下剛才的set方法中的這一句，我們就知道為啥要從線程中獲取了：

//然后獲取當前線程1中的ThreadLocalMapThreadLocalMap map = getMap(t);

接著就是后面的代碼，相信大家也就能明白為什么要這樣寫啦：

//如果map為空，說明此線程還沒有存入任何一個ThreadLocal對象，我們就創建一個ThreadLocalMap
//如果map不為空，那么我們就直接將value存入這個ThreadLocalMap中if (map != null)map.set(this, value);elsecreateMap(t, value);}

這是createMap方法，看到它給什么賦值嗎，就是我們剛才說的Thread線程類中的那個存儲ThreadLocalMap的屬性哦~

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

ok，set方法就介紹到這里了

4.get方法

get方法的作用很簡單，它通過local對象調用，返回當前線程的以local對象為鍵，對應的那個值即可；例如 System.out.println(local.get());就是輸出當前線程的local對象當時通過set方法存入的值。

get方法的源碼如下：

    public T get() {
//先獲取當前調用get方法的線程Thread t = Thread.currentThread();//然后獲取此線程的ThreadLocalMap對象，這里面存儲著local鍵值對ThreadLocalMap map = getMap(t);/*如果map不為空，就在map里面尋找鍵為this的entry，為什么是this呢，因為當前類
是ThreadLocal類，而get方法通過local.get()的方式調用，所以這里的this就指的
是這個local對象，也就是entry的鍵。如果找的了這個以local為鍵的entry，我們就
返回對應的值即可。
*/if (map != null) {ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);if (e != null) {@SuppressWarnings("unchecked")T result = (T)e.value;return result;}}return setInitialValue();}

ok，ThreadLocal的具體應用和get方法就介紹到這里

5.ThreadLocal的結構

有了上面的基礎，我們現在來看一下他在內存中的結構：

6.內存泄漏問題

仔細看下ThreadLocal內存結構就會發現，Entry數組對象通過ThreadLocalMap最終被Thread持有，并且是強引用。也就是說Entry數組對象的生命周期和當前線程一樣。即使ThreadLocal對象被回收了，Entry數組對象也不一定被回收，這樣就有可能發生內存泄漏。ThreadLocal在設計的時候就提供了一些補救措施：

• Entry的key是弱引用的ThreadLocal對象，很容易被回收，導致key為null（但是value不為null）。所以在調用get()、set(T)、remove()等方法的時候，會自動清理key為null的Entity。
• remove()方法就是用來清理無用對象，防止內存泄漏的。所以每次用完ThreadLocal后需要手動remove()。

解決辦法：使用完ThreadLocal后，執行remove操作，避免出現內存溢出情況。

如同?lock?的操作最后要執行解鎖操作一樣，ThreadLocal使用完畢一定記得執行remove 方法，清除當前線程的數值。如果不remove?當前線程對應的VALUE?,就會一直存在這個值。

這里復習一下對象的強引用、軟引用、弱引用

1.強引用

我們平日里面的用到的new了一個對象就是強引用，例如 Object obj = new Object();當JVM的內存空間不足時，寧愿拋出OutOfMemoryError使得程序異常終止也不愿意回收具有強引用的存活著的對象！

2.軟引用

當JVM認為內存空間不足時，就回去試圖回收軟引用指向的對象，也就是說在JVM拋出OutOfMemoryError之前，會去清理軟引用對象。

3.弱引用

在GC的時候，不管內存空間足不足都會回收這個對象，同樣也可以配合ReferenceQueue 使用，也同樣適用于內存敏感的緩存。ThreadLocal中的key就用到了弱引用。

7.最后我們還要知道為什么要使用ThreadLocal？

ThreadLocal類在多線程編程中有幾個重要的用途和優勢：

1. 線程隔離：ThreadLocal提供了一種將數據與線程關聯的機制。通過使用ThreadLocal，可以為每個線程創建獨立的變量副本，使得每個線程都可以獨立地訪問和修改自己的變量副本，而不會干擾其他線程的數據。這樣可以實現線程間的數據隔離，避免了線程安全問題。

2. 狀態傳遞：ThreadLocal可以用于在同一個線程的多個方法之間傳遞狀態信息，而無需在方法參數中顯式傳遞。通過將狀態信息存儲在ThreadLocal變量中，不同的方法可以通過ThreadLocal訪問和修改共享的狀態，而無需顯式傳遞參數。這樣可以簡化方法的調用，提高代碼的可讀性和可維護性。

3. 線程上下文管理：有些情況下，需要在整個線程執行期間共享某些上下文信息，比如用戶認證信息、數據庫連接等。通過將這些信息存儲在ThreadLocal中，可以在同一線程的任何地方方便地訪問和使用這些信息，而無需顯式傳遞或在每個方法中重復獲取。

4. 避免鎖競爭：在某些情況下，使用ThreadLocal可以避免使用鎖來同步對共享變量的訪問。由于每個線程都有自己的變量副本，線程之間不會產生競爭條件，從而避免了鎖競爭和同步開銷，提高了程序的性能。