ThreadLocal源碼分析 線程變量透傳 如何避免髒數據 內存溢出
2014年拍攝於甘南藏族自治區桑科草原，喜歡陰天
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王皓的GitHub：https://github.com/TenaciousDWang
今天這回說一下ThreadLocal這個類。
ThreadLocal爲變量在每個線程中都創建了一個獨立副本，那麼每個線程可以訪問自己內部的副本變量，其他線程不能訪問，所以不會產生線程安全問題，但是ThreadLocal無法解決共享變量更新問題，依然需要線程同步。
這裏引用《碼出高效》裏面CS的例子進行改造來說一下ThreadLocal的使用方法和場景。
在CS中每人對應三個數值，子彈數，殺敵數，自己的血量，初始值分別爲1500,0,10.假設每個人屬於一個線程，這三個初始值寫在什麼地方呢？每一個線程寫死的話，如果同意修改子彈數量了呢？如果共享，由於每個人，每個線程對數據操作不同會導致數據不準確，這時我們就可以使用ThreadLocal對象，設置爲共享變量，統一設置初始值，但是每個線程都有一個副本是獨立的，對其他線程不可見的，《碼出高效》中對於ThreadLocal的名稱解釋爲CopyValueIntoEveryThread就顯得非常貼切。
首先我們看一下ThreadLocal創建時通常都是使用private static 來修飾的。
代碼示例中並沒有對ThreadLocal進行set操作，而是重寫了initialValue方法返回一個共享變量，我們來看一下ThreadLocal的get操作的源碼。
源碼中，每一個Thread都包含一個ThreadLocalMap，ThreadLocal的get方法實際上是從這個Map中獲取Entry，再從Entry中獲取當前副本的值，如果無法獲取，調用setInitialValue方法。
其中如果當前線程沒有ThreadLocalMap就創建，有的話會set進一個初始鍵ThreadLocal<T>對應值爲initialValue方法返回，這是一個保護方法。
這裏我們之前重寫了initialValue方法不返回null，而是返回了我們定義的共享變量。
接下來我們在線程的run方法內寫入ThreadLocal變量減去隨機的int值，並打印每一個線程對應的三個值的結果。這裏爲了結果容易分辨，我加了一個鎖，讓其按順序打印。
我們可以看一下打印的結果，每一個線程的副本變量都只對自己可見，對其他線程不可見，打印的都是線程自己對自己副本變量操作的結果，線程間不會互相干擾，可以看出是線程安全的。
以上是每個線程對自己的變量副本進行操作，如果是多線程對共享變量進行更新則ThreadLocal無法解決，我們依舊需要線程同步，例子如下，將變量改爲可變對象StringBuilder，注意其兄弟StringBuffer是線程安全的。
此時sb這個ThreadLocal是一個StringBuilder線程不安全的可變對象，我們起十個線程來對其添加-i，我們來看一下運行結果。
我們看到開始打印爲正常順序，到後面時，已經變爲亂序，因此當有多線程引用共享變量時，依舊需要線程同步的，ThreadLocal並不能解決共享變量多線程操作的安全問題。
接下來看一下ThreadLocal使用中需要注意的髒數據，內存泄漏問題。
A、髒數據，我們知道線程池屬於複用線程，也就是說線程中的ThreadLocal也會被複用，如果下一個線程沒有set初始值，那麼就有可能get到上一下線程用過的信息，或者上一個線程沒有進行ThreadLocal的remove操作。
B、內存泄漏。
源碼註釋中寫道，ThreadLocal對象通常最爲私有靜態變量使用，其生命週期不會隨着線程結束而結束，所以必須及時調用remove方法來清理，避免內存泄漏。
總結上述線程使用ThreadLocal三個重要方法需要注意的問題：
1、set：如果沒有set操作ThreadLocal，容易引起髒數據問題。
2、get：始終沒有get操作的ThreadLocal是沒有意義的。
3、remove：如果沒有remove操作，容易引起內存泄漏問題。
最後說一個ThreadLocal子類InheritableThreadLocal用於子線程共享父線程本地變量的功能，也就是線程透傳功能。
舉一個例子，先來看一下基本使用方法與場景。
main爲父線程，創建InheritableThreadLocal，然後在父線程中創建子線程threadTest，我們看一下運行結果。
可以獲得父線程內變量的值。爲什麼能獲取到呢，我們來看一下InheritableThreadLocal的源碼來分析一下。
InheritableThreadLocal繼承自ThreadLocal，並且重寫了父類的方法：createMap,getMap,childValue。createMap中使用了Thread中的inheritableThreadLocals我們來看一下它會被怎麼賦值。
會把parent也就是父線程，使用createInheritedMap方法來把父線程的inheritableThreadLocals中不是null的線程變量都copy過來。
所以子線程可以獲取到父線程的線程內變量。但是InheritableThreadLocal其實在使用線程池時也存在髒數據的問題，目前的解決方案是使用alibaba的開源項目transmittable-thread-local來解決這個問題。大家可以上github上自行查看使用說明，寫的很詳細。
最後說一個是關於SimpleDateFormat，是一個線程不安全的類，定義爲static會有同步風險，多線程共享時會產生錯誤。《碼出高效》推薦使用ThreadLocal來解決。
好了，這就是今天要說Java併發編程ThreadLocal，喜歡請關注~