ThreadLocal简析

简介

　　ThreadLocal在Java多线程开发中常见的一个类，在面试中也经见的问题，比如ThreadLocal的作用是什么，ThreadLocal的实现原理是什么等等。ThreadLocal是java中一个类，用于实现变量在多线程并发环境下维持线程的封闭性（封闭指的是可变对象对于其他线程是不可访问，不可操作的）。所以ThreadLocal其实可以当做一个线程内的局部变量来理解。

使用场景

当我们创建一个数据库连接，并且不希望在代码中互相传递，我们会将它设置成全局变量。然而数据库连接并不一定是线程安全的，我们希望每一个线程维持一个连接。

private static ThreadLocal<Connection> connectionHolder = new ThreadLocal<Connection>() {
  public Connection initialValue() {
    return DriverManager.getConnection(DB_URL);
  }
};
 
public static Connection getConnection() {
  return connectionHolder.get();
}

　　如上述代码，当不同的线程来调用getConnection方法的时候，获取到是不一样的Connection对象。hibernate的session管理也是通过ThreadLocal来实现的。

源码分析

　　先来看一下ThreadLocal中最常用的几个方法。

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

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

　　ThreadLocal的get方法和set方法算是最常用的方法了。第3行和第21中对ThreadLocal的操作都是通过一个ThreadLocalMap进行读写来完成get和set，ThreadLocalMap是一个散列表。从第5行和第23行看出，ThreadLocalMap的key是this，指代的是ThreadLocal本身，value则是线程对应的变量值。有一点要注意的是，ThreadlocalMap是在ThreadLocal内部定义的静态内部类，却是Thread类的属性。

　　刚才说过ThreadlocalMap是一个散列表，但是它跟HashMap不一样。HashMap解决Hash冲突的方式是使用分离链表法，但是ThreadlocalMap是通过线性探测法来解决Hash冲突，这里就不对这方面进行细讲。

　　

内存泄漏

　　简介了ThreadLocal不顺便讲一讲ThreadLocal内存泄漏问题感觉很不专业，但是讲这个问题之前，可以先看一下上面图中，ThreadLocalMap的Entry使用的是一个弱引用(WeakReference)，Java的引用分为强软弱虚四种，弱引用的特点是，当一个对象只被一个弱引用链接的时候，下次GC就会将刚对象回收。其他的引用细节这里不做赘述。

　　内存泄漏原因:当一个ThreadLocal对象使用完毕被系统回收之后，因为Entry中的key为弱引用(这里并非整个entry)，ThreadLocalMap中就有一个Entry中的Key会被设置为Null，此时value仍然保存和entry之间的强链接，导致value无法回收。假如线程一直不关闭，而ThreadLocalMap有大量的key被回收，就会存在一堆entry的key为null，value各不相同且无法回收的状况，所以ThreadLocal的get、set、remove中都会进行对key==null的entry进行清理。

 　　有人说内存泄漏是因为弱引用引起的，其实并不是，如果使用强引用，则会导致必须手动清除不需要使用的entry。使用上更加麻烦，并且更加容易出Bug。

　　总的来说，当ThreadLocal变量已经不使用的时候，最好做一次remove()动作进行清理，这会是一个好习惯。