threedLocal设计原因及详解

ThreedLocal在中文的翻译中应该翻译成：线程局部变量。

1：设计的原因

在并发编程的时候，成员变量如果不做任何处理其实是线程不安全的，各个线程都在操作同一个变量，显然是不行的，并且我们也知道volatile这个关键字也是不能保证线程安全的。那么在有一种情况之下，我们需要满足这样一个条件：变量是同一个，但是每个线程都使用同一个初始值，也就是使用同一个变量的一个新的副本。这种情况之下ThreadLocal就非常使用，比如说DAO的数据库连接，我们知道DAO是单例的，那么他的属性Connection就不是一个线程安全的变量。而我们每个线程都需要使用他，并且各自使用各自的。这种情况，ThreadLocal可以很好的解决多线程操作统一数据造成不一致情况。

public final class ConnectionUtil {

    private ConnectionUtil() {}

    private static final ThreadLocal<Connection> conn = new ThreadLocal<>();

    public static Connection getConn() {
        Connection con = conn.get();
        if (con == null) {
            try {
                Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
                con = DriverManager.getConnection("url", "userName", "password");
                conn.set(con);
            } catch (ClassNotFoundException | SQLException e) {
                // ...
            }
        }
        return con;
    }

}

这样子，每次连接，都会重新连接一个新的变量副本。

那问题来了？

1、每个线程的变量副本是存储在哪里的？及如何获取和设置线程局部变量？

参考java源码可以看见，

1：每个Thread对象内部都维护了一个ThreadLocalMap这样一个ThreadLocal的Map，可以存放若干个ThreadLocal。

2：当我们需要改变或者获得该线程内部的变量时，java提供了get()方法

　　这个获取的过程如下

1. 　获取当前线程
2. 然后获取当前线程中的ThreadLocalMap对象而且，ThreadLocalMap的内部使用一个Entry<ThreadLocal , T>数据结构来向来保存的，
3. 判断Entry对象是否为空，如果不为空，则直接获取ThreadLocal中的value，如果为空，则调用setInitialValue()方法对value进行初始化(初始化到ThreadLocal中)

//get()用户获取次当前线程副本值中的线程局部变量。
public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);     //这里面this指的是threadLocal本身
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }

对线程局部变量进行初始化：

//对线程局部变量初始化
private T setInitialValue() {
        T value = initialValue();
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
        return value;
    }

那么如何设置当前线程中的线程局部变量呢？将值设置进ThreadLocal中

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

2：应用场景

当很多线程需要多次使用同一个对象，并且需要该对象具有相同初始化值的时候最适合使用ThreadLocal。

3：对于内存泄漏情况

由上面的get()和set()方法知道，因为Entry本身内存是继承自WeakReference，这样当ThreadLocal不再被引用时，因为弱引用机制原因，当jvm发现内存不足时，会自动回收弱引用指向的实例内存，即其线程内部的ThreadLocalMap会释放其对ThreadLocal的引用从而让jvm回收ThreadLocal对象。这里是重点强调下，是回收对ThreadLocal对象，而非整个Entry，所以线程变量中的值T对象还是在内存中存在的，所以内存泄漏的问题还没有完全解决。接着分析JDK的实现，会发现在调用ThreadLocal.get()或者ThreadLocal.set(T)时都会定期执行回收无效的Entry操作。所以这就解决了上述问题中的内存泄漏问题。

参考文件：

https://www.cnblogs.com/jcli/p/talk_about_threadlocal.html

https://blog.csdn.net/u013256816/article/details/51776846