【Java】ThreadLocal细节分析

ThreadLocal通过中文解释就是线程本地变量，是线程的一个局部变量。根据哲学家黑格尔“的存在即合理”的说法，ThreadLocal的出现肯定是有它的意义，它的出现也是因为多线程的一个产物。ThreadLocal既然跟线程有关系，那肯定得先对线程了解了解。

从网上找来了一句话：Java线程的创建，除了堆栈空间，每个线程还需要为线程本地存储（thread-local storage）和内部数据结构提供一些本机内存。

先来学习一下什么是堆栈空间？

以上是Java虚拟机运行时数据区的结构图，从图中看出，堆栈（即图中的虚拟机栈）是Java运行时内存分配的一部分，这个堆栈的大小可以用过JVM启动参数Xss设置（JDK5+版本默认好像是1M），那么，这个堆栈是干什么用的呢？大学期间有认真学习过一些技术课程如操作系统、数据结构、C语言等学科的话，不在话下。可惜，我不是这种学生。为了能理解堆栈的一些相关知识，我快速阅览相关知识继续学习（现在才知道大学的知识真的是很用，如果再给我4年时间，算了，现在学习也为时不晚）。一句话，它是线程执行方法（字节码）的地方，每创建一个线程实例，就是分配固定大小（Xss设置参数）的内存空间给线程执行方法用，具体结构图如下：

上图的每一个栈帧就相当于一个方法的执行，更多可参考《深入理解Java虚拟机》8.2章节。

上面已经大概的了解了一下堆栈，那就再来看看线程的堆栈与本地变量的一个关系结构图：

我们知道，线程实例也是一个对象，对象都是存放在堆里面的。从上图可以看出，当创建一个新的线程，那么就会有一个相对应的堆栈空间创建，那个stack部分就可以很好的解析上文提到的一句话“Java线程的创建，除了堆栈空间，每个线程还需要为线程本地存储（thread-local storage）和内部数据结构提供一些本机内存”。这个stack区域就是堆栈空间,而在这个堆栈空间里面有两个直线了堆栈对象的引用，一个是线程实例的应用，另一个就是本地变量的引用。

总结：

1、  堆栈的溢出不会直接因为ThreadLocal保存对象的过大的导致堆栈溢出，因为线程堆栈保存的只是引用。真正的对象还是在堆里面，如果对象大到超出堆内存的限制，反而会导致堆溢出。

2、  从源码可以看出，每个Thread中都存在一个Map，Map的类型是ThreadLocal.ThreadLocalMap。Map中的key为一个Threadlocal实例。这个Map的确使用了弱引用，不过弱引用只是针对key。每个key都弱引用指向Threadlocal。 当把Threadlocal实例置为null以后,没有任何强引用指向Threadlocal实例，所以Threadlocal将会被gc回收。但是，我们的value却不能回收，因为存在一条从current thread连接过来的强引用。只有当前thread结束以后， current thread就不会存在栈中,强引用断开，Current Thread、 Map,、value将全部被GC回收。

3、  堆栈的生命周期是跟随着线程的生命周期，当线程池中的线程实例还在，堆栈也不会被回收或者清空，所以，原来的ThreadLocalMap还是存在的。所以，当线程池与ThreadLocal同时使用的时候特别需要注意。