1. ThreadLocal是什麼？
首先，學過操作系統的都應該知道，同一個進程中的線程之間的頭是相互獨立的，數據部分是共享的。現在如果我們想讓每個線程都有自己的數據，從而實現線程數據隔壁，那麼如何實現？ThreadLocal就是來做這個事情的，通過ThreadLocal可以給線程設置自己的局部變量，也可取出自己的局部變量。說白了，ThreadLocal就是想在多線程環境下去保證成員變量的安全。
另外，通過ThreadLocal的字面意思（線程的局部變量）也可以初步瞭解其作用。
注意：本文中說的線程的局部變量是指線程自己的數據，不是指方法中的局部變量。
2. ThreadLocal如何實現對線程局部變量的操作
2.1 分析
首先，我們查看一下ThreadLocal類中的源碼：
以下是ThreadLocal類中的部分源碼：
public class ThreadLocal<T> {
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
public T get() {
//得到當前的線程對象
Thread t = Thread.currentThread();
//獲取該線程的屬性：ThreadLocalMap；ThreadLocalMap是用來存放該線程所有的局部變量的容器，是一個map結構
ThreadLocalMap map = getMap(t);
//如果map存在，則將當前ThreadLocal對象作爲key，根據key獲取內容
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) {
//得到當前的線程對象
Thread t = Thread.currentThread();
//獲取該線程的屬性：ThreadLocalMap
ThreadLocalMap map = getMap(t);
//如果map存在，則以當前ThreadLocal對象爲key，在map中設置key-value
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
//獲取該線程的成員變量：threadLocals
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
//ThreadLocalMap類，是ThreadLocal的內部類
static class ThreadLocalMap {
// Entry類，是ThreadLocalMap的內部類
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {
Entry[] tab = table;
...
tab[i] = new Entry(key, value);
...
}
}
}
注意：如果以上源碼看不懂沒關係，接着往下看，我詳細解釋。
public void set(T value) {
//得到當前的線程對象
Thread t = Thread.currentThread();
//獲取該線程的屬性：ThreadLocalMap
ThreadLocalMap map = getMap(t);
//如果map存在，則以當前ThreadLocal對象爲key，從Entry中設置key-value
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
//獲取該線程的屬性：ThreadLocalMap
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
從getMap這個方法，我們可以得出結論，threadLocals是線程的一個成員變量。
從set方法，我們可以知道，threadLocals是一個ThreadLocalMap類型的變量，並且以當前的ThreadLocal對象爲key，線程要存放的局部變量爲value存放於map中。
由此可見，線程的成員變量threadLocals就是用來存放線程的局部變量的容器，是一個map結構。爲線程存放局部變量時，是以當前的ThreadLocal對象爲key，要存放的局部變量爲value存放數據的。另外，線程的局部變量是有線程對象管理的，而不是交給ThreadLocal管理的，因爲threadLocals是線程對象的屬性。
現在，我們知道了ThreadLocalMap是用來存放線程局部變量的容器，那麼我們接下來來了解ThreadLocalMap:
//ThreadLocalMap類，是ThreadLocal的內部類
static class ThreadLocalMap {
// Entry類，是ThreadLocalMap的內部類
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {
Entry[] tab = table;
...
tab[i] = new Entry(key, value);
...
}
}
}
通過以上代碼可知，ThreadLocalMap是ThreadLocal的內部類，Entry類是ThreadLocalMap的內部類。ThreadLocalMap的map結構實際上是通過Entry類型的數組實現的。
2.2 小結
- 每個Thread維護着一個存放線程局部變量的容器：
ThreadLocalMap，其是一個map結構。 ThreadLocalMap是ThreadLocal的內部類，其map結構是用Entry數組實現的，也就是數據最終存放在Entry對象中。- 調用
ThreadLocal的set()給線程設置局部變量時，實際上就是往ThreadLocalMap設置值，key是ThreadLocal對象，值是傳遞進來的要設置局部變量。 - 調用
ThreadLocal的get()方法時，實際上就是往ThreadLocalMap獲取值，key是ThreadLocal對象。 ThreadLocal本身並不存儲值，它只是作爲一個key來讓線程從ThreadLocalMap獲取value。
其關係，可以用如下一張圖表示：
3. 舉一個例子幫助理解
比如，我們在實現銀行轉賬的時候，A給B轉500元，具體步驟如下：
1. 從數據庫中讀取A的錢
2. 從數據庫中讀取B的錢
3. A的錢 - 500
4. B的錢 + 500
5. 將A現在的錢寫入數據庫
6. 將B現在的錢寫入數據庫
這6步中操作數據庫時，應該用的是同一個Connection連接對象，因爲這樣能夠保證這1,2,5,6操作數據庫時如果有一個沒有操作成功則整個6步都無效，從而保證了不會一方加錢，另一方不減錢的情況。
那麼如何實現這6步中操作數據庫時，應該用的是同一個Connection連接對象？
其實，我們只需要爲每個線程對象的局部變量中存放同一個Connection連接對象對象就可以實現。具體代碼如下：
public class DBUtil {
//數據庫連接池
private static BasicDataSource source;
//爲不同的線程管理連接
private static ThreadLocal<Connection> local;
static {
try {
//加載配置文件
Properties properties = new Properties();
//獲取讀取流
InputStream stream = DBUtil.class.getClassLoader().getResourceAsStream("連接池/config.properties");
//從配置文件中讀取數據
properties.load(stream);
//關閉流
stream.close();
//初始化連接池
source = new BasicDataSource();
//設置驅動
source.setDriverClassName(properties.getProperty("driver"));
//設置url
source.setUrl(properties.getProperty("url"));
//設置用戶名
source.setUsername(properties.getProperty("user"));
//設置密碼
source.setPassword(properties.getProperty("pwd"));
//初始化線程本地
local = new ThreadLocal<>();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static Connection getConnection() throws SQLException {
if(local.get()!=null){
return local.get();
}else{
//獲取Connection對象
Connection connection = source.getConnection();
//把Connection放進ThreadLocal裏面
local.set(connection);
//返回Connection對象
return connection;
}
}
//關閉數據庫連接
public static void closeConnection() {
//從線程中拿到Connection對象
Connection connection = local.get();
try {
if (connection != null) {
//恢復連接爲自動提交
connection.setAutoCommit(true);
//這裏不是真的把連接關了,只是將該連接歸還給連接池
connection.close();
//既然連接已經歸還給連接池了,ThreadLocal保存的Connction對象也已經沒用了
local.remove();
}
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
4. 內存泄露的問題
首先，簡單介紹一下一些相關術語：
-
內存泄漏：指程序中己動態分配的堆內存由於某種原因程序未釋放或無法釋放，造成系統內存的浪費，導致程序運行速度減慢甚至系統崩潰等嚴重後果。
-
強引用：指如果一個對象=null, 但是該對象在被其他對象使用，則該對象不會被垃圾回收機制回收。
-
弱引用：指如果一個對象=null, 但是該對象在被其他對象使用，則該對象會被垃圾回收機制回收。
看如下一段源碼：
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
可以看見，實際存儲類Entry對ThreadLocal對象是弱引用關係，也就是ThreadLocalMap對於key是弱引用關係。
爲什麼要設置成若引用關係？
你可以這樣想，如果ThreadLocal = null時，ThreadLocalMap中存放以ThreadLocal爲key的鍵值對是否應該刪除，ThreadLocal 是否應該刪除？？？
答案顯然是都應該刪除。如果是強引用，則都不能刪除，只有在該線程被回收時才都被刪除。那麼至少我們應該把能刪除的刪除了，弱引用關係能夠將ThreadLocal刪除，ThreadLocalMap中存放以ThreadLocal爲key的鍵值對通過其他手段刪除。
弱引用關係會造成，ThreadLocal = null時，ThreadLocal被回收，但是ThreadLocalMap中存放以ThreadLocal爲key的鍵值對沒有被回收，且無法被訪問，這樣就造成了內存泄漏，事實上早期是這樣的，現在這個問題被解決了。
解決的方法就是：在ThreadLocalMap中的set/getEntry方法中，會對key爲null（也即是ThreadLocal爲null）進行判斷，如果爲null的話，那麼是會對value置爲null的。當然，我們也可以手動的通過調用ThreadLocal的remove方法進行釋放！
參考文件：
https://blog.csdn.net/qq_42862882/article/details/89820017
https://www.jianshu.com/p/ee8c9dccc953