🧠 一、什么是 ThreadLocal？

• ThreadLocal 是 Java 提供的一種 線程本地變量機制；

• 每個線程都維護一份自己的副本；

• 它不用于多個線程共享變量，而是用于每個線程獨立維護自己的變量副本；

• 常用于：用戶上下文、數據庫連接、格式化對象（如 SimpleDateFormat）、日志跟蹤等場景。

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🚀 二、ThreadLocal 的基本用法

ThreadLocal<String> local = new ThreadLocal<>();
local.set("hello");      // 設置當前線程的副本
String val = local.get(); // 獲取當前線程的副本
local.remove();           // 手動刪除，防止內存泄漏

每個線程訪問的是 自己的變量副本，彼此隔離。

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🧱 三、Thread、ThreadLocal、ThreadLocalMap 三者關系圖

Thread (線程對象)└── ThreadLocalMap (每個線程獨有的 map)└── Entry[] 數組├── key：ThreadLocal 對象（弱引用）└── value：真正的變量值

? 總結對應關系：

角色	說明
Thread	每個線程都有一個 ThreadLocalMap
ThreadLocal	作為 key 存在于 ThreadLocalMap 中，指向當前線程的副本
ThreadLocalMap	是 Thread 內部的屬性，負責存儲每個 ThreadLocal 對應的數據

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🎯 四、為什么 ThreadLocalMap 的 key 是 弱引用？

這個想要了解更詳細可以看博主的另一篇博客：ThreadLocal--ThreadLocal 竟可能導致內存泄漏？看看 ThreadLocalMap 的弱引用機制-CSDN博客

? Java 源碼：

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {Object value;
}

? 原因：防止內存泄漏（重點）

• 如果 ThreadLocal 是 強引用：

  • 即使我們不再使用 ThreadLocal，它依然會作為 key 強引用存在，永遠不會被 GC；

  • 而且 ThreadLocalMap 屬于 Thread，Thread 不結束就不會釋放內存；

  • 久而久之，value 也無法回收，造成 內存泄漏。

? 如果是 弱引用：

• 當開發者不再持有 ThreadLocal 引用時，它會被 GC 回收；

• GC 后 ThreadLocalMap 中 key 為 null；

• 如果調用 ThreadLocal.get() / set()，會清除掉這些 stale entry（陳舊數據）；

• ? 避免內存泄漏。

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💣 五、ThreadLocal 內存泄漏陷阱

• 問題場景：

  • 線程池中線程長時間不銷毀；

  • ThreadLocal 被 GC 回收，但 ThreadLocalMap 的 value 還存在；

  • 如果不調用 .remove()，value 永遠不會清理；

• 解決方式：

  • ? 使用完后調用 ThreadLocal.remove() 清理；

  • ? 或者用 try-finally 包裝使用邏輯：

private static final ThreadLocal<SimpleDateFormat> formatter = ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd"));public void parseDate(String dateStr) {try {formatter.get().parse(dateStr);} finally {formatter.remove(); // 手動清除，避免內存泄漏}
}

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🧰 六、ThreadLocalMap 的實現細節

• 本質上是一個自定義的哈希表：

  • 數組結構 + 開放尋址法（沖突后線性探測）

• 不是 HashMap，也不是 ConcurrentHashMap

• 數組大小默認 16，按需擴容（最多 2^30）

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🛠 七、常用方法詳解

方法	說明
set(T value)	設置當前線程副本中的值
get()	獲取當前線程副本中的值
remove()	刪除當前線程副本中的值
withInitial(Supplier)	構造帶默認初始值的 ThreadLocal

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? 示例：使用默認初始值的 ThreadLocal

ThreadLocal<Integer> counter = ThreadLocal.withInitial(() -> 0);public void increment() {counter.set(counter.get() + 1);
}

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🌟 八、InheritableThreadLocal：子線程繼承父線程值

InheritableThreadLocal<String> local = new InheritableThreadLocal<>();
local.set("父線程值");new Thread(() -> {System.out.println(local.get()); // 子線程能讀取父線程設置的值
}).start();

適合：父線程傳遞上下文，如用戶ID、請求ID 等。

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🧭 九、實際應用場景

場景	示例
? 用戶上下文	登錄后存放用戶信息：ThreadLocal<User>
? DateFormat	SimpleDateFormat 非線程安全，放入 ThreadLocal
? 數據源切換	動態數據源管理，存放在 ThreadLocal 中
? Trace ID	日志鏈路追蹤，全鏈路唯一 ID 存 ThreadLocal
? Spring事務/安全	Spring 的 TransactionSynchronizationManager、SecurityContextHolder 都用到了 ThreadLocal

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📌 十、總結

項目	內容
本質	每個線程一個變量副本
原理	每個線程有一個 ThreadLocalMap
結構	key 為弱引用的 ThreadLocal，value 為副本值
弱引用原因	防止內存泄漏，GC 后 key=null 自動清理
使用建議	用完及時調用 remove()
延伸功能	InheritableThreadLocal 實現值傳遞
應用場景	用戶信息、日期格式化、日志追蹤、數據庫連接等