Java并发编程：ThreadLocal

什么是ThreadLocal？它有什么作用？

ThreadLocal被称为线程局部变量，每个线程可以创建属于其独享的对象，一个线程不能访问另外一个对象创建的实例，达到里线程隔离效果。

ThreadLocal相当于线程访问其线程特有对象的代理（Proxy），就是说每个线程都可以通过其创建并访问各自线程特有对象，泛型T指定了相应线程特有对象的类型。

一个线程可以使用不同的ThreadLocal实例来创建并访问其不同的线程特有对象，多个线程使用同一个ThreadLocal实例所访问到的对象是类型T的不同实例，即这些线程持有各自的线程特有对象实例。

Threadlocal的一个非常大的作用在于，既能够在多个方法中共用一个变量，而这个变量又和其他线程隔离。

ThreadLocal的使用场景

1.隐式传参（Implicit Parameter Passing）。在业务开发中，如果一个参数使用到的地方非常多，在各个类中需要传递，我们通常使用方法传参，这时候使用ThreadLocal就不需要传递了，在一条线程里可以随时用到。不过，也有的观点认为隐式传参使得系统难以理解。隐式传参的实现方式通常是使用一个（工具）类的静态方法来封装对线程特有对象的访问，相应的地方只需要调用静态方法就可以设置或者获线程特有对象。

2.使用线程安全对象或者非线程安全对象，不希望引入锁或者内部锁的使用带来资源开销问题。

3.特定于线程的单例（Singleton）模式。广泛使用的单例模式所实现的效果是在一个Java虚拟机中的一个类加载器下某个类有且只有一个实例。如果我们希望对某个类每个线程有且只有一个该类的实例，就可以用线程独有对象。

容易入坑？内存泄漏？

内存泄漏（Memory Leak）指由于对象永远无法被垃圾回收导致其占用Java虚拟机内存无法被释放，持续的内存占用会导致Java虚拟机可用内存逐渐减少，并最终可能导致Java虚拟机内存溢出（Out Of Memory），直到Java虚拟机宕机。

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强引用 > 软引用 > 弱引用 > 虚引用

在Web应用中使用ThreadLocal中如果处理不当极易导致内存泄漏。先简单了解一下ThreadLocal的内部实现机制。ThreadLocalMap是Thread的成员变量，ThreadLocal的静态内部类，类似HashMap结构，每个ThreadLocalMap内部都会含有若干个Entry条目（就是Key-Value键值对），Entry的key为ThreadLocal实例，value是线程特有对象。

由于Entry对ThreadLocal实例的引用是一个弱引用（WeakReference），因此它不会阻止被引用的ThreadLocal实例被垃圾回收，Entry的key可能为null，这时候的Entry被称为无效条目（Stale Entry）。在value方面，Entry对其的引用为强引用，那么无效条目会阻止其引用的线程特有对象被垃圾回收。由于这个原因，当ThreadLoaclMap有新的Entry条目被添加进去的时候，ThreadLocalMap会把无效条目清理掉（ThreadLocalMap在创建新的映射关系的时候可以复用无效条目，不一定要创建新的条目）。

但是，这个处理有一定缺陷。当有无效条目积累但是线程处于非运行状态的时候，该线程的ThreadLocalMap不会有任何变化，这可能会导致各个线程的各个Entry所引用的线程特有对象都无法被垃圾回收，导致了内存溢出。

如何规避内存泄漏

项目中通常执行Threadlocal.remove()操作来规避内存泄漏，在以下场景：

1. Web服务器对于同一个Http请求进行处理的时候，Filter.doFilter方法的执行线程和Servlet的执行线程是相同的，所以可以自定义个过滤器来，在doFilter方法执行完后执行

2. 使用try-finally保证执行

3. 在拦截器中的afterCompletion方法中执行

子线程能获取父线程的ThreadLocal值吗

假如有一个场景，子线程需要需要使用存放在threadLocal变量里的用户信息（用户id、用户姓名或者用户类型等），再比如一些中间件需要把统一的id追踪的整个调用链路记录下来，会使用什么方式实现？

1. 可以在父线程创建子线程的时候传入父线程的变量
2. 使用InheritableThreadLocal，继承自ThreadLocal，提供了一个很重要的特性，就是让子线程可以访问在父线程中设置的本地变量

源码实现

主要几个方法：set、get、remove、setInitialValue

1. get & set

通过获取当前线程来获取ThreadLocalMap，通过传入this(注意这里是ThreadLocal实例而非Thread)获取Entry条目，若不为空，直接返回T，否则直接返回setInitialValue方法返回的value.

在getMap方法中，直接返回线程t的成员变量threadLocals

Thread类里：

ThreadLocal的静态内部类，可以看到ThreadLocalMap的Entry继承了WeakReference，并且使用ThreadLocal作为键

接下来看到setInitialValue()方法，initialValue()为protected类型，给子类重写的。后面是同样的，也是ThreadLocalMap不为空，设置键值对，否则创建Map

createMap创建一个ThreadLocalMap给线程的threadLocals

set()方法类似，不再赘述

至此，我们知道了每个线程内部有一个ThreadLocal.ThreadLocalMap类型的成员变量threaLocals，用来存储线程特有对象，键为ThreadLoca变量，值为线程特有对象。初始化时，如果调用get或者set方法，就会对Thread.ThreadLocalMap进行初始化