吊打面试官之 ThreadLocal 详解
吊打面试官之 ThreadLocal 详解
ThreadLocal 的基本原理
我们先看一下 ThreadLocal 的简单使用：
ThreadLocal<String> localName = new ThreadLocal();
localName.set("帅枫");
String name = localName.get(); // name = 帅枫
localName.remove();
从代码上看它的使用很简单，它可以实现线程间的数据隔离，一个线程使用 get（）方法是不能拿到其他线程的值的。我们可以看一下 set（）方法的源码：
public void set(T value) {
// 获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
// 获取 ThreadLocalMap 对象，可以知道线程里面有一个 ThreadLocalMap 类型的字段
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
// 不为空就这设置值
map.set(this, value);
else
// 为空就创建一个 map 对象
createMap(t, value);
}
set（）源码很简单，我们看看里面的 ThreadLocalMap 是个什么东东：
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
我们知道获取的是当前线程中的一个 threadLocals 变量，那这又是个啥呢？
public class Thread implements Runnable {
……
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;
……
}
我们可以看到，每个线程里面都有一个 threadLocals 变量，所以在每个线程创建ThreadLocal的时候，实际上数据是存在自己线程 Thread 的 threadLocals 变量里面的，别人没办法拿到，从而实现了隔离。
ThreadLocalMap 看起来像是一个 Map，其实不然，我们直接看源码：
static class ThreadLocalMap {
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
......
}
可以看到，里面还有一个内部类 Entry，是继承了弱引用了的，我们上面 set（） 设置的值其实就是存储到了 Entry 里面的 value 这个字段了，其实ThreadLocalMap 里面的 set（）方法里是一个 Entry 数组。但是我们发现 Entry 中并没有链表一样的指针，那他是怎么解决 Hash 冲突的呢？
我们看下 set（）源码就知道了：
private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
// 如果槽不为空，就一个向后找直到为空
for (Entry e = tab[i];
e != null;
e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
ThreadLocal<?> k = e.get();
// 如果不为空并且这个 Entry 对象的 key 正好是即将设置的 key，那么就直接更新 value
if (k == key) {
e.value = value;
return;
}
// 如果当前位置是空的，就初始化一个 Entry 对象放在该位置
if (k == null) {
replaceStaleEntry(key, value, i);
return;
}
}
tab[i] = new Entry(key, value);
int sz = ++size;
if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
rehash();
}
解决 Hash 冲突除了拉链法还有一个是开放定址法，这里就是使用了开放定址法，如果该槽的位置存在元素了，就会顺着向后找，知道有一个是空的，这个 set（）方法正式使用了这种方法。但是这个方法也是有缺陷的：
在使用 get（）方法的时候，也会根据 ThreadLocal对象的hash值，定位到table中的位置，然后判断该位置Entry对象中的key是否和get的key一致，如果不一致，就判断下一个位置，set和get如果冲突严重的话，效率还是很低的，相当于是线性级别的了。
下面看看 getEntry（）源码：
private Entry getEntry(ThreadLocal<?> key) {
int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
Entry e = table[i];
if (e != null && e.get() == key)
return e;
else
return getEntryAfterMiss(key, i, e);
}
这里我们简单的提一下：我们都知道线程都有一个自己的栈，它是线程私有的，而堆是线程公有的，由 ThreadLocal 的作用可知，那存储在 ThreadLocal 中的对象是不是存储在栈中呢？
其实不是的，它们都还是位于堆上的，只是通过一些技巧将可见性修改为了线程可见。
ThreadLocal 的内存泄露问题
为啥会存在内存泄露问题呢？
我们上面讲解了 Entry 是继承是弱引用的，并且里面的泛型就是 ThreadLocal 类型，ThreadLocal 在保存的时候会把自己当做 key 存在ThreadLocalMap中，正常情况应该是 key 和 value 都应该被外界强引用才对，但是现在key 被设计成 WeakReference 弱引用了。
我们先简单的介绍一些弱引用：
被弱引用的对象，不管内存是否足够，只要执行垃圾回收，就会回收弱引用对象。
这样，如果发生垃圾回收，并且创建 ThreadLocal 的线程一直持续运行，那么这个 Entry 对象中的 value 就有可能一直得不到回收，从而发生内存泄露。那怎么解决呢？
在代码的最后使用 remove 就好了，就像下面这样：
ThreadLocal<String> localName = new ThreadLocal();
try {
localName.set("帅枫");
……
} finally {
localName.remove();
}
remove的源码很简单，找到对应的值全部置空，这样在垃圾回收器回收的时候，会自动把他们回收掉。
既然使用弱引用会导致内存泄露，那么为什么 ThreadLocalMap 的 key 要设计成弱引用？
key 不设置成弱引用的话就会造成和 entry 中 value 一样内存泄漏的场景。
ThreadLocal 的应用场景
首先就是 Spring 中的事务隔离级别使用了 ThreadLocal，Spring采用Threadlocal的方式，来保证单个线程中的数据库操作使用的是同一个数据库连接，同时，采用这种方式可以使业务层使用事务时不需要感知并管理connection对象，通过传播级别，巧妙地管理多个事务配置之间的切换，挂起和恢复。
如果我们想在一次请求中保持用户的登录信息，我们也是可以使用 ThreadLocal 的。
引用：
