ThreadLocal部分源码分析和应用场景

结构演进

早起JDK版本中，ThreadLocal内部结构是一个Map，线程为key，线程在“线程本地变量”中绑定的值为Value。每一个ThreadLocal实例拥有一个Map实例。（Key是线程，Value是值）

JDK8中，ThreadLocal内部结构发生了演进，虽然还是Map，但是拥有者变成了Thread实例，每一个Thread实例拥有一个Map实例。Map中的key变为ThreadLocal实例。（Key是ThreadLocal，Value是值）

新版ThreadLocalMap如图：

每一个线程在获取本地值时，都会将ThreadLocal实例作为Key从自己拥有的ThreadLocalMap中获取值，别的线程无法访问自己的ThreadLocalMap实例，达到相互隔离的目的。

ThreadLocal为什么会内存泄漏

我们知道，ThreadLocal是基于ThreadLocalMap实现的，这个Map的Entry继承了WeakReference，而Entry对象中的key使用了WeakReference封装，也就是说Entry中的key是一个弱引用类型，而弱引用类型只能存活在下次GC之前。如果一个线程调用ThreadLocal的set设置变量，当前ThreadLocalMap则新增一条记录，但发生一次垃圾回收，此时key值被回收，而value值依然存在内存中，由于当前线程一直存在，所以value值将一直被引用。这些被垃圾回收掉的key就存在一条引用链的关系一直存在：
Thread --> ThreadLocalMap -->Entry --> Value
这条引用链会导致Entry不会回收，Value也不会回收，但Entry中的Key却已经被回收的情况，造成内存泄漏。其实，ThreadLocalMap的设计中已经考虑到这种情况，也加上了一些防护措施：在ThreadLocal的get(),set(),remove()的时候都会清除线程ThreadLocalMap里所有key为null的value。

但是这些被动的预防措施并不能保证不会内存泄漏：

• 使用线程池的时候，这个线程执行任务结束，ThreadLocal对象被回收了，线程放回线程池中不销毁，这个线程一直不被使用，导致内存泄漏。

• 分配使用了ThreadLocal又不再调用get(),set(),remove()方法，那么这个期间就会发生内存泄漏。

我们只需要在使用完该key值之后，通过remove方法remove掉，就可以防止内存泄漏了。

Entry的Key使用弱引用

为什么不直接使用ThreadLocal实例作为Key呢？

key 使用强引用：引用的ThreadLocal的对象被回收了，但是ThreadLocalMap还持有ThreadLocal的强引用，如果没有手动删除，ThreadLocal不会被回收，导致Entry内存泄漏。

key 使用弱引用：引用的ThreadLocal的对象被回收了，由于ThreadLocalMap持有ThreadLocal的弱引用，即使没有手动删除，ThreadLocal也会被回收。value在下一次ThreadLocalMap调用set,get的时候会被清除。

比较两种情况，我们可以发现：由于ThreadLocalMap的生命周期跟Thread一样长，如果都没有手动删除对应key，都会导致内存泄漏，但是使用弱引用可以多一层保障：弱引用ThreadLocal不会内存泄漏，对应的value在下 一次ThreadLocalMap调用set,get,remove的时候会被清除。

因此，ThreadLocal内存泄漏的根源是：由于ThreadLocalMap的生命周期跟Thread一样长，如果没有手动删除对应key就会导致内存泄漏，而不是因为弱引用。

弱引用：对象只能生存到下一次垃圾回收之前。

应用场景

线程隔离

这个的典型应用就是“数据库连接独享”。下面的代码来自Hibernate，代码通过ThreadLoacl进行数据库连接（Session）的线程本地化存储。

private static final ThreadLocal threadSession = new ThreadLocal();
public static Session getSession() {
    Session s = (Session) threadSession.get();
    if(s == null) {
        s = getSession();
        threadSession.set(s);
    }
    return s;
}

一个Session代表了一个数据库连接。通过以上代码可以看出，这个Session相当于线程的私有变量，不是所有线程共用的，其他线程是获取不到这个Session的。

一般来说，完成数据库操作之后程序会将Session关闭，节省资源。如果Session为共享的方式，如果某个线程将Session关闭，其他线程在操作Session时就会报错。所以通过ThreadLocal简单实现了数据库连接的安全使用。

Reference

《Java高并发核心编程》
https://www.cnblogs.com/arielmeng/p/15617405.html