摘要：通過(guò)將保存在中，每個(gè)線程都會(huì)擁有屬于自己的，代碼如下所示然后你就可以安心地調(diào)用了，不用考慮線程安全問(wèn)題。這樣設(shè)計(jì)的好處就是，當(dāng)線程死掉之后，沒(méi)有強(qiáng)引用，方便收集器回收。

想必大家都對(duì)Threadlocal很熟悉吧，今天我們就一起來(lái)深入學(xué)習(xí)一下。Threadlocal我更傾向于將其翻譯成線程局部變量。它有什么用處呢？Threadlocal對(duì)象通常用于防止對(duì)可變的單實(shí)例變量或全局變量進(jìn)行共享。在spring中，通過(guò)將事務(wù)上下文保存在靜態(tài)的threadlocal中，當(dāng)框架代碼需要判斷當(dāng)前運(yùn)行的是哪一個(gè)事務(wù)時(shí)，只需要從ThreadLocal對(duì)象中獲取事務(wù)上下文，這種機(jī)制很方便，避免了在每個(gè)方法都要傳遞上下文信息。

眾所周知，SimpleDateFormat不是一個(gè)線程安全的類，在多線程環(huán)境下使用同一個(gè)實(shí)例是不正確的。通過(guò)將SimpleDateFormat保存在Threadlocal中，每個(gè)線程都會(huì)擁有屬于自己的SimpleDateFormat，代碼如下所示:

public class DateFormatUtil {

    public static ThreadLocal dataFormatlocal = new ThreadLocal() {
        @Override
        protected SimpleDateFormat initialValue() {
            return new SimpleDateFormat();
        }
    };

    public static SimpleDateFormat getInstance() {
        return dataFormatlocal.get();
    }

}

然后你就可以安心地調(diào)用了，不用考慮線程安全問(wèn)題。當(dāng)然你也可以在每個(gè)線程內(nèi)部調(diào)用new SimpleDateFormat(),但現(xiàn)實(shí)情況是大部分開(kāi)發(fā)可能并不知道它是線程不安全的，并且將其封裝成一個(gè)單例的工具類。至于如何使用，全憑各位讀者愛(ài)好，這個(gè)例子主要用來(lái)演示Threadloca的基本用法。

通過(guò)之前的演示，我們已經(jīng)大致知道threadlocal怎么用，并且清楚threadlocal保證了每個(gè)線程都有一個(gè)局部變量副本。如果以此為需求，讓我們自己去設(shè)計(jì)，會(huì)是什么樣子的呢？

static Map threadlocal = new HashMap();

這就是我設(shè)計(jì)的....好吧(╯▽╰)，原諒我水平有限....在這個(gè)hashMap中，threadId為key，Object為value,也是可以實(shí)現(xiàn)Threadlocal的。那么我們現(xiàn)在要來(lái)考慮幾個(gè)問(wèn)題。jdk是這樣設(shè)計(jì)的嗎？這樣設(shè)計(jì)很low，但是low在哪了？
答：大師們當(dāng)然不是這樣設(shè)計(jì)了。如果這樣設(shè)計(jì)，每個(gè)線程的變量都會(huì)永久的保存在hashMap中，存在內(nèi)存泄漏。

low的寫法我們已經(jīng)見(jiàn)過(guò)了，現(xiàn)在我們一起來(lái)分下jdk是如何設(shè)計(jì)的，本文引用jdk1.8。
讓我們看下threadlocal的結(jié)構(gòu)圖:

類核心方法set、get、initialValue、setInitialValue、remove，后面主要圍繞著這幾個(gè)方法介紹。

類核心變量threadLocalHashCode,nextHashCode,HASH_INCREMENT,其中nextHashCode和HASH_INCREMENT都是靜態(tài)的，所以對(duì)于一個(gè)threadlocal對(duì)象，成員變量只有一個(gè)threadLocalHashCode，這是一個(gè)自定義的hash函數(shù)，主要為了減少散列桶的沖突（不是本文重點(diǎn)，好奇的可以看下這篇博客https://www.cnblogs.com/ilell...）。

那到底Threadlocal將變量存到哪了呢？眼尖的同學(xué)肯定已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了ThreadLocalMap，再來(lái)看下ThreadlocalMap的結(jié)構(gòu):

相信讀過(guò)hashMap源碼同學(xué)的一定會(huì)覺(jué)得非常眼熟，ThreadlocalMap的主體也是Entry[]，有resize()和rehash(),區(qū)別僅僅就是在于沒(méi)有使用鏈表結(jié)構(gòu)和紅黑樹(shù)來(lái)處理散列沖突了。Entry的結(jié)構(gòu)我們也很有必要了解一下：

Entry繼承了一個(gè)弱引用，這里簡(jiǎn)單介紹下弱引用的知識(shí)。弱引用是用來(lái)描述非必需對(duì)象的，被弱引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象只能生存到下次垃圾收集發(fā)生之前。無(wú)論當(dāng)前內(nèi)存是否足夠，都會(huì)回收掉只被弱引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象。很多面試官都喜歡問(wèn)Threadlocal是怎么發(fā)生內(nèi)存泄漏的，其實(shí)就是在問(wèn)這個(gè)，這個(gè)需要我們對(duì)Threadlocal有一個(gè)整體的了解才能明白，所以放在最后講。

當(dāng)我們看完Threadlocal的結(jié)構(gòu)了，我們發(fā)現(xiàn)ThreadlocalMap是用來(lái)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，那它是怎么和線程關(guān)聯(lián)起來(lái)的呢？這里我們開(kāi)始研究Threadlocal.set()方法.

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

步驟1：獲取當(dāng)前線程
步驟2：通過(guò)當(dāng)前線程獲取ThreadLocalMap
步驟3：如果map不為null，將當(dāng)前線程和value放到map中，否則創(chuàng)建一個(gè)map。
如何和線程綁定的玄機(jī)就在getMap(t)中。

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

public class Thread implements Runnable {
/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
     * by the ThreadLocal class. */
    ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
}

看到這里，我們就知道了原來(lái)Threadlocal有一個(gè)內(nèi)部類ThreadlocalMap，對(duì)于任何一個(gè)線程都會(huì)有唯一的一個(gè)ThreadlocalMap來(lái)對(duì)應(yīng)，而這個(gè)map實(shí)際并不存儲(chǔ)在Threadlocal中，而是存在Thread當(dāng)中，只不過(guò)由Threadlocal暴露了一套api來(lái)維護(hù)Thread的ThreadLocalMap。這樣設(shè)計(jì)的好處就是，當(dāng)線程死掉之后，ThreadLocalMap沒(méi)有強(qiáng)引用，方便收集器回收。

繼續(xù)來(lái)看get()

public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null)
                return (T)e.value;
        }
        return setInitialValue();
    }

如果前面的流程看懂了，這就很簡(jiǎn)單了。當(dāng)ThreadLocalMap為null或者Entry為null的時(shí)候?qū)?huì)調(diào)用setInitialValue();

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;
    }

流程也很簡(jiǎn)單，調(diào)用initialValue()初始化一個(gè)值，獲取當(dāng)前線程的ThreadLocalMap，后面的流程之前都已經(jīng)介紹過(guò)了，這里不再重復(fù)，我們主要來(lái)看下initialValue()

protected T initialValue() {
        return null;
    }

請(qǐng)注意，protected修飾，return null;這是一個(gè)初始化值得方法，也就意味著如果業(yè)務(wù)允許的話，需要我們自己實(shí)現(xiàn)initialValue();

ThreadLocal的remove實(shí)現(xiàn)

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

ThreadLocalMap的remove實(shí)現(xiàn)

private void remove(ThreadLocal key) {
            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;
            int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
            for (Entry e = tab[i];
                 e != null;
                 e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
                if (e.get() == key) {
                    e.clear();
                    expungeStaleEntry(i);
                    return;
                }
            }
        }

都非常簡(jiǎn)單，就留給大家自己看了~。~.

先回顧一下ThreadlocalMap的結(jié)構(gòu)

static class ThreadLocalMap {

        /**
         * The entries in this hash map extend WeakReference, using
         * its main ref field as the key (which is always a
         * ThreadLocal object).  Note that null keys (i.e. entry.get()
         * == null) mean that the key is no longer referenced, so the
         * entry can be expunged from table.  Such entries are referred to
         * as "stale entries" in the code that follows.
         */
        static class Entry extends WeakReference {
            /** The value associated with this ThreadLocal. */
            Object value;

            Entry(ThreadLocal k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }
        .....
        .....
}

然后套用網(wǎng)上的一張圖（實(shí)線表示強(qiáng)引用，虛線表示虛引用）

ThreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作為key，如果一個(gè)ThreadLocal沒(méi)有外部強(qiáng)引用引用他，那么系統(tǒng)gc的時(shí)候，這個(gè)ThreadLocal勢(shì)必會(huì)被回收，這樣一來(lái)，ThreadLocalMap中就會(huì)出現(xiàn)key為null的Entry，就沒(méi)有辦法訪問(wèn)這些key為null的Entry的value，如果當(dāng)前線程再遲遲不結(jié)束的話，這些key為null的Entry的value就會(huì)一直存在一條強(qiáng)引用鏈：ThreadLocal Ref -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry -> value永遠(yuǎn)無(wú)法回收，造成內(nèi)存泄露。其實(shí)jdk已經(jīng)考慮到了這種情況，ThreadLocalMap的genEntry函數(shù)或者set函數(shù)會(huì)去遍歷將key為null的給移除掉，但這明顯不是所有情況都成立的，所以需要調(diào)用者自己去調(diào)用remove函數(shù)，手動(dòng)刪除掉需要的threadlocal，防止內(nèi)存泄露。然后jdk并不建議在棧內(nèi)聲明threadlocal，而是建議將ThreadLocal變量定義成private static的，這樣的話ThreadLocal的生命周期就更長(zhǎng)，由于一直存在ThreadLocal的強(qiáng)引用，所以ThreadLocal也就不會(huì)被回收，也就能保證任何時(shí)候都能根據(jù)ThreadLocal的弱引用訪問(wèn)到Entry的value值，然后remove它，防止內(nèi)存泄露。
放圖證明這是jdk說(shuō)的~~

再不睡覺(jué)，就天明了..