Java并发编程（七）-- ThreadLocal
提到ThreadLocal，有些Android或者Java程序员可能有所陌生，可能会提出种种问题，它是做什么的，是不是和线程有关，怎么使用呢？等等问题，本文将总结一下我对ThreadLocal的理解和认识，希望让大家理解ThreadLocal更加透彻一些。
ThreadLocal是什么
ThreadLocal是一个关于创建线程局部变量的类。
通常情况下，我们创建的变量是可以被任何一个线程访问并修改的。而使用ThreadLocal创建的变量只能被当前线程访问，其他线程则无法访问和修改。因此，尽管有两个线程同时执行一段相同的代码，而且这段代码又有一个指向同一个ThreadLocal变量的引用，但是这两个线程依然不能看到彼此的ThreadLocal变量域。
用法简介
创建，支持泛型
ThreadLocal<String> mStringThreadLocal = new ThreadLocal<>();
你实例化了一个ThreadLocal对象。每个线程仅需要实例化一次即可。虽然不同的线程执行同一段代码时，访问同一个ThreadLocal变量，但是每个线程只能看到私有的ThreadLocal实例。所以不同的线程在给ThreadLocal对象设置不同的值时，他们也不能看到彼此的修改。
set方法
mStringThreadLocal.set("jackPotHan");
get方法
mStringThreadLocal.get();
初始化
由于ThreadLocal对象的set()方法设置的值只对当前线程可见，那有什么方法可以为ThreadLocal对象设置的值对所有线程都可见。
为此，我们可以通过ThreadLocal子类的实现，并覆写initialValue()方法，就可以为ThreadLocal对象指定一个初始化值。如下所示:
private ThreadLocal myThreadLocal = new ThreadLocal<String>() { @Override protected String initialValue() { return "This is the initial value"; } };
此时，在set()方法调用前，当调用get()方法的时候，所有线程都可以看到同一个初始化值。
完整的使用示例
public class ThreadLocalExample { public static class MyRunnable implements Runnable { private ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<Integer>(); @Override public void run() { threadLocal.set( (int) (Math.random() * 100D) ); try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { } System.out.println(threadLocal.get()); } } public static void main(String[] args) { MyRunnable sharedRunnableInstance = new MyRunnable(); Thread thread1 = new Thread(sharedRunnableInstance); Thread thread2 = new Thread(sharedRunnableInstance); thread1.start(); thread2.start(); thread1.join(); //wait for thread 1 to terminate thread2.join(); //wait for thread 2 to terminate } }
上面创建了两个线程共享一个MyRunnable实例。每个线程执行run()方法的时候，会给同一个ThreadLocal实例设置不同的值。如果调用set()方法的时候用synchronized关键字同步，而且不是一个ThreadLocal对象实例，那么第二个线程将会覆盖第一个线程所设置的值。
然而，由于是ThreadLocal对象，所以两个线程无法看到彼此的值。因此，可以设置或者获取不同的值。
如何实现
为了更好的掌握ThreadLocal，我认为了解其内部实现是很有必要的，这里我们以set方法从起始看一看ThreadLocal的实现原理。
下面是ThreadLocal的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); }
首先获取当前线程
利用当前线程作为句柄获取一个ThreadLocalMap的对象
如果上述ThreadLocalMap对象不为空，则设置值，否则创建这个ThreadLocalMap对象并设置值
下面是一个利用Thread对象作为句柄获取ThreadLocalMap对象的代码
ThreadLocalMap getMap(Thread t) { return t.threadLocals; }
//实际上是Thread对象的threadLocals变量
class Thread implements Runnable { /* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained * by the ThreadLocal class. */ ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null; }
//如果一开始设置，即ThreadLocalMap对象未创建，则新建ThreadLocalMap对象，并设置初始值。
void createMap(Thread t, T firstValue) { t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); }
从上面可以看出：实际上ThreadLocal的值是放入了当前线程的一个ThreadLocalMap实例中，所以只能在本线程中访问，其他线程无法访问。
对象存放在哪里
在Java中，栈内存归属于单个线程，每个线程都会有一个栈内存，其存储的变量只能在其所属线程中可见，即栈内存可以理解成线程的私有内存。而堆内存中的对象对所有线程可见。堆内存中的对象可以被所有线程访问。
问：那么是不是说ThreadLocal的实例以及其值存放在栈上呢？
其实不是，因为ThreadLocal实例实际上也是被其创建的类持有（更顶端应该是被线程持有）。而ThreadLocal的值其实也是被线程实例持有。
它们都是位于堆上，只是通过一些技巧将可见性修改成了线程可见。
关于堆和栈的比较，请参考Java中的堆和栈的区别
InheritableThreadLocal
真的只能被一个线程访问么？既然上面提到了ThreadLocal只对当前线程可见，是不是说ThreadLocal的值只能被一个线程访问呢？
的确，ThreadLocal的值只能被当前线程访问，其他线程无法对其进行访问、操作，但是Inheritable ThreadLocal可以实现对其他线程甚至是父线程的访问。
InheritableThreadLocal类是ThreadLocal的子类。为了解决ThreadLocal实例内部每个线程都只能看到自己的私有值，所以InheritableThreadLocal允许一个线程创建的所有子线程访问其父线程的值。
下面我们分析一下InheritableThreadLocal的实现细节，下面展示了InheritableThreadLocal提供的方法：
InheritableThreadLocal继承了ThreadLocal，然后重写了上面三个方法，所以除了上面三个方法之外，其他所有对InheritableThreadLocal的调用都是对ThreadLocal的调用，没有什么特别的。
会导致内存泄露么
有网上讨论说ThreadLocal会导致内存泄露，原因如下
首先ThreadLocal实例被线程的ThreadLocalMap实例持有，也可以看成被线程持有。
如果应用使用了线程池，那么之前的线程实例处理完之后出于复用的目的依然存活
所以，ThreadLocal设定的值被持有，导致内存泄露。
上面的逻辑是清晰的，可是ThreadLocal并不会产生内存泄露，因为ThreadLocalMap在选择key的时候，并不是直接选择ThreadLocal实例，而是ThreadLocal实例的弱引用。所以实际上从ThreadLocal设计角度来说是不会导致内存泄露的。
参考资料：
https://droidyue.com/blog/2016/03/13/learning-threadlocal-in-java/
