目录
- 一、ThreadLocal 有什么用
- 二、ThreadLocal 使用示例
- 三、ThreadLocal 实现原理
- 四、ThreadLocal 如何是使用弱引用解决内存泄漏问题
- 4.1、强引用内存泄漏分析
- 4.1、弱引用解决内存泄漏问题
一、ThreadLocal 有什么用
ThreadLocal 诞生于 JDK 1.2，用于解决多线程间的数据隔离问题。也就是说 ThreadLocal 会为每一个线程创建一个单独的变量副本，在 Servlet 中就会将Request 和 Response对象存入ThreadLocal，我们在当前线程任意方法中都能通过RequestContextHolder 获取到当前请求的Request 和 Response对象 。
HttpServletRequest request =((ServletRequestAttributes)RequestContextHolder.getRequestAttributes()).getRequest();
二、ThreadLocal 使用示例
public static ThreadLocal<String> tlName = new ThreadLocal<>();
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
tlName.set("张三");
new Thread(()->{
tlName.set("李四");
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-" + tlName.get()); // Thread-0-李四
}).start();
Thread.sleep(10);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-"+tlName.get()); // main-张三
}
这里可以看到同一个ThreadLocal对象tlName 在不同线程中可以独立设置自己的值，线程之间不会互相影响，下面会分析实现原理。
三、ThreadLocal 实现原理
分析ThreadLocal实现原理可以从它的set方法入手，set方法的源码如下：
// ThreadLocal 的set方法传入一个value
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread(); // 获取当前线程对象
// 调用ThreadLocal的getMap方法传入当前线程对象
// 通过当前线程对象获取到当前线程的ThreadLocalMap对象，每个线程对象中都存储了自己的ThreadLocalMap对象
ThreadLocal.ThreadLocalMap map = getMap(t);
// 这里会判断当前线程对象是否已经创建ThreadLocalMap，如果没有创建会先执行创建并且set
// 如果已经创建则将当前的ThreadLocal对象为key，传入的value为值存储到当前线程的ThreadLocalMap中。
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
// 这个方法就是通过线程对象点属性获取ThreadLocalMap
ThreadLocal.ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
可以看到，ThreadLocal为每个线程创建了一个ThreadLocalMap，在set的时候key就是当前的ThreadLocal对象，value就是set里的值，以上测试代码执行时逻辑内存空间如下图：
四、ThreadLocal 如何是使用弱引用解决内存泄漏问题
4.1、强引用内存泄漏分析
假设ThreadLocal没有使用弱引用而是使用的强引用，则会出现内存泄漏问题，这里对原理进行分析：
现在我们只考虑tlName这个对象，它通过new ThreadLocal<>()开辟了一个内存空间，当某线程进行set时，又在内存中开辟了一个空间存放ThreadLocalMap，线程对象的threadLocals对象指向这个ThreadLocalMap，ThreadLocalMap的key是tlName这个对象，value是set的值，如下：
现在如果我们在线程中执行tlName = null，从逻辑上讲这个强引用就断开了，通过new ThreadLocal<>()开辟的内存空间就没用了，应该属于垃圾被GC回收，但问题是线程对象并没释放，其属性threadLocals还指向该内存空间，根据垃圾回收可达性算法，这两部分内存空间是不能被清除掉的，在使用线程池的业务中很容易出现这种问题，因为线程对象会出现复用的情况。
当然我们也可以手动将ThreadLocalMap中对tlName的引用删除，手动调用remove清除即可，但是在实际工作做并不一定记得手动清除，或者因为一些异常导致没有清除，这个时候还是会存在内存泄漏，ThreadLocal会使用弱引用来解决这个问题。
4.1、弱引用解决内存泄漏问题
要想探究这个问题要先分析一下每个线程对象的threadLocals属性，这个属性是ThreadLocal.ThreadLocalMap 类型的，在ThreadLocal 第一次调用set方法时创建，通过上述的ThreadLocal实现原理可以知道，ThreadLocalMap就是每个线程真实用来存储ThreadLocal 和 value的，其中key就是ThreadLocal对象，下面来分析一下ThreadLocalMap结构。
public class ThreadLocal<T> {
// ... ...
static class ThreadLocalMap {
// ThreadLocalMap 的Entry 对象实现了弱引用
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
Object value;
// Entry 的构造方法 传入ThreadLocal 和value
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
// 调用父类弱引用WeakReference的构造方法将ThreadLocal传入托管给弱引用管理
super(k);
value = v;
}
}
// 多个ThreadLocal与value会存储在这个Entry数组中
private ThreadLocal.ThreadLocalMap.Entry[] table;
// 将ThreadLocal与value存储到Entry数组table中，并且会进行清理槽位判断
private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
for (ThreadLocalMap.Entry e = tab[i];
// ... ...
}
tab[i] = new Entry(key, value);
int sz = ++size;
// 当table中有Entry对象中的key为null时需要进行清理
if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
rehash();
}
// 清理槽位
private void rehash() {
expungeStaleEntries();
if (size >= threshold - threshold / 4)
resize();
}
// ... ...
}
}
通过上述代码可以看到其中Entry就是一个弱引用，会通过弱引用WeakReference的构造方法将ThreadLocal传入托管给弱引用管理，也就谁说ThreadLocal中的key是通过弱引用指向new ThreadLocal<>()开辟的内存空间，所以当tlName = null时，这段内存空间由于只有弱引用指向它，经过一次GC直接就被清除了，key自动变为null，达到了预期的效果。
通过上图可以看到new ThreadLocal<>()开辟的内存空间被回收了，ThreadLocalMap中key也变为null，但这个Entry对象还在table数组中，value张三也没有被回收，如果张三是个大对象，没用了又占据着内存空间，那么ThreadLocal还是存在内存泄漏问题，不过上述代码中有一个调用rehash清理槽位的逻辑，在每次set时都会判断是否有key为null，如果有的话会将value置为null。
要想彻底解决ThreadLocal内存泄漏问题需要手动调用ThreadLocal提供remove方法，或者set(null)也行，其实我们平时写代码感觉很少主动去写tlName = null这样的操作，但是如果tlName 声明周期只在某个方法里，方法出栈，线程还在的情况下，tlName 就不再属于GC Roots引用了，和tlName = null效果是一样的，可能不经意就造成内存泄漏。
