使用場景
假設我們有一個數據庫連接管理類：
class ConnectionManager {
private static Connection connect = null;
private static String url = System.getProperty("URL");
public static Connection openConnection() {
if(connect == null){
try {
connect = DriverManager.getConnection(url);
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return connect;
}
public static void closeConnection() {
if(connect!=null) {
try {
connect.close();
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}如果這個類被用在多線程環境內，則會存在線程安全問題，那麼可以對這兩個方法添加synchronized關鍵字進行同步處理，不過這樣會大大降低程序的性能，也可以將connection變成局部變量：
class ConnectionManager {
private Connection connect = null;
public Connection openConnection(String url) {
if(connect == null){
try {
connect = DriverManager.getConnection(url);
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return connect;
}
public void closeConnection() {
if(connect!=null) {
try {
connect.close();
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
class ConnectionManagerTest {
private String url = System.getProperty("URL");
public void insert() {
ConnectionManager connectionManager = new ConnectionManager();
Connection connection = connectionManager.openConnection(this.url);
//使用connection進行操作
connectionManager.closeConnection();
}
public void update() {
ConnectionManager connectionManager = new ConnectionManager();
Connection connection = connectionManager.openConnection(this.url);
//使用connection進行操作
connectionManager.closeConnection();
}
}每個CURD方法都創建新的數據庫連接會造成數據庫的很大壓力，這裏可以有兩種解決方案：
-
使用連接池管理連接，既不是每次都創建、銷燬連接，而是從一個連接池裏借出可用的連接，用完將其歸還。
- 可以看到，這裏connection的建立最好是這樣的：每個線程希望有自己獨立的連接來避免同步問題，在線程內部希望共用同一個連接來降低數據庫的壓力，那麼使用ThreadLocal來管理數據庫連接就是最好的選擇了。它爲每個線程維護了一個自己的連接，並且可以在線程內共享。
class ConnectionManager {
private static String url = System.getProperty("URL");
private static ThreadLocalconnectionHolder = ThreadLocal.withInitial(() -> {
try {
return DriverManager.getConnection(url);
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
});
public static Connection openConnection() {
return connectionHolder.get();
}
public static void closeConnection() {
Connection connect = connectionHolder.get();
if(connect!=null) {
try {
connect.close();
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}另外還可以用到其他需要每個線程管理一份自己的資源副本的地方:An Introduction to ThreadLocal in Java
實現原理
這裏面涉及到三種對象的映射：Thread-ThreadLocal對象-ThreadLocal中存的具體內容，既然是每個線程都會有一個資源副本，那麼這個從ThreadLocal對象到存儲內容的映射自然就會存在Thread對象裏：
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;而ThreadLocal類只是提供了訪問這個Map的接口：
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();
}
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}這個ThreadLocalMap是ThreadLocal的內部類，實現了一個類似HashMap的功能，其內部維護了一個Entry數組，下標就是通過ThreadLocal對象的threadLocalHashCode計算得來。這個Entry繼承自WeakReference，實現對key，也就是ThreadLocal的弱引用：
static class Entry extends WeakReference<threadlocal
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
</threadlocal內存模型圖如下：
當ThreadLocal Ref出棧後，由於ThreadLocalMap中Entry對ThreadLocal只是弱引用，所以ThreadLocal對象會被回收，Entry的key會變成null，然後在每次get/set/remove ThreadLocalMap中的值的時候，會自動清理key爲null的value，這樣value也能被回收了。
注意：如果ThreadLocal Ref一直沒有出棧（例如上面的connectionHolder，通常我們需要保證ThreadLocal爲單例且全局可訪問，所以設爲static），具有跟Thread相同的生命週期，那麼這裏的虛引用便形同虛設了，所以使用完後記得調用ThreadLocal.remove將其對應的value清除。
另外，由於ThreadLocalMap中只對ThreadLocal是弱引用，對value是強引用，如果ThreadLocal因爲沒有其他強引用而被回收，之後也沒有調用過get/set，那麼就會產生內存泄露，
在使用線程池時，線程會被複用，那麼裏面保存的ThreadLocalMap同樣也會被複用，會造成線程之間的資源沒有被隔離，所以在線程歸還回線程池時要記得調用remove方法。
hash衝突
上面提到ThreadLocalMap是自己實現的類似HashMap的功能，當出現Hash衝突（通過兩個key對象的hash值計算得到同一個數組下標）時，它沒有采用鏈表模式，而是採用的線性探測的方法，既當發生衝突後，就線性查找數組中空閒的位置。
當數組較大時，這個性能會很差，所以建議儘量控制ThreadLocal的數量。