1. ThreadLocal是什么？
首先，学过操作系统的都应该知道，同一个进程中的线程之间的头是相互独立的，数据部分是共享的。现在如果我们想让每个线程都有自己的数据，从而实现线程数据隔壁，那么如何实现？ThreadLocal就是来做这个事情的，通过ThreadLocal可以给线程设置自己的局部变量，也可取出自己的局部变量。说白了，ThreadLocal就是想在多线程环境下去保证成员变量的安全。
另外，通过ThreadLocal的字面意思（线程的局部变量）也可以初步了解其作用。
注意：本文中说的线程的局部变量是指线程自己的数据，不是指方法中的局部变量。
2. ThreadLocal如何实现对线程局部变量的操作
2.1 分析
首先，我们查看一下ThreadLocal类中的源码：
以下是ThreadLocal类中的部分源码：
public class ThreadLocal<T> {
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
public T get() {
//得到当前的线程对象
Thread t = Thread.currentThread();
//获取该线程的属性：ThreadLocalMap；ThreadLocalMap是用来存放该线程所有的局部变量的容器，是一个map结构
ThreadLocalMap map = getMap(t);
//如果map存在，则将当前ThreadLocal对象作为key，根据key获取内容
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) {
//得到当前的线程对象
Thread t = Thread.currentThread();
//获取该线程的属性：ThreadLocalMap
ThreadLocalMap map = getMap(t);
//如果map存在，则以当前ThreadLocal对象为key，在map中设置key-value
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
//获取该线程的成员变量：threadLocals
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
//ThreadLocalMap类，是ThreadLocal的内部类
static class ThreadLocalMap {
// Entry类，是ThreadLocalMap的内部类
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：如果以上源码看不懂没关系，接着往下看，我详细解释。
public void set(T value) {
//得到当前的线程对象
Thread t = Thread.currentThread();
//获取该线程的属性：ThreadLocalMap
ThreadLocalMap map = getMap(t);
//如果map存在，则以当前ThreadLocal对象为key，从Entry中设置key-value
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
//获取该线程的属性：ThreadLocalMap
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
从getMap这个方法，我们可以得出结论，threadLocals是线程的一个成员变量。
从set方法，我们可以知道，threadLocals是一个ThreadLocalMap类型的变量，并且以当前的ThreadLocal对象为key，线程要存放的局部变量为value存放于map中。
由此可见，线程的成员变量threadLocals就是用来存放线程的局部变量的容器，是一个map结构。为线程存放局部变量时，是以当前的ThreadLocal对象为key，要存放的局部变量为value存放数据的。另外，线程的局部变量是有线程对象管理的，而不是交给ThreadLocal管理的，因为threadLocals是线程对象的属性。
现在，我们知道了ThreadLocalMap是用来存放线程局部变量的容器，那么我们接下来来了解ThreadLocalMap:
//ThreadLocalMap类，是ThreadLocal的内部类
static class ThreadLocalMap {
// Entry类，是ThreadLocalMap的内部类
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);
...
}
}
}
通过以上代码可知，ThreadLocalMap是ThreadLocal的内部类，Entry类是ThreadLocalMap的内部类。ThreadLocalMap的map结构实际上是通过Entry类型的数组实现的。
2.2 小结
- 每个Thread维护着一个存放线程局部变量的容器：
ThreadLocalMap，其是一个map结构。 ThreadLocalMap是ThreadLocal的内部类，其map结构是用Entry数组实现的，也就是数据最终存放在Entry对象中。- 调用
ThreadLocal的set()给线程设置局部变量时，实际上就是往ThreadLocalMap设置值，key是ThreadLocal对象，值是传递进来的要设置局部变量。 - 调用
ThreadLocal的get()方法时，实际上就是往ThreadLocalMap获取值，key是ThreadLocal对象。 ThreadLocal本身并不存储值，它只是作为一个key来让线程从ThreadLocalMap获取value。
其关系，可以用如下一张图表示：
3. 举一个例子帮助理解
比如，我们在实现银行转账的时候，A给B转500元，具体步骤如下：
1. 从数据库中读取A的钱
2. 从数据库中读取B的钱
3. A的钱 - 500
4. B的钱 + 500
5. 将A现在的钱写入数据库
6. 将B现在的钱写入数据库
这6步中操作数据库时，应该用的是同一个Connection连接对象，因为这样能够保证这1,2,5,6操作数据库时如果有一个没有操作成功则整个6步都无效，从而保证了不会一方加钱，另一方不减钱的情况。
那么如何实现这6步中操作数据库时，应该用的是同一个Connection连接对象？
其实，我们只需要为每个线程对象的局部变量中存放同一个Connection连接对象对象就可以实现。具体代码如下：
public class DBUtil {
//数据库连接池
private static BasicDataSource source;
//为不同的线程管理连接
private static ThreadLocal<Connection> local;
static {
try {
//加载配置文件
Properties properties = new Properties();
//获取读取流
InputStream stream = DBUtil.class.getClassLoader().getResourceAsStream("连接池/config.properties");
//从配置文件中读取数据
properties.load(stream);
//关闭流
stream.close();
//初始化连接池
source = new BasicDataSource();
//设置驱动
source.setDriverClassName(properties.getProperty("driver"));
//设置url
source.setUrl(properties.getProperty("url"));
//设置用户名
source.setUsername(properties.getProperty("user"));
//设置密码
source.setPassword(properties.getProperty("pwd"));
//初始化线程本地
local = new ThreadLocal<>();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static Connection getConnection() throws SQLException {
if(local.get()!=null){
return local.get();
}else{
//获取Connection对象
Connection connection = source.getConnection();
//把Connection放进ThreadLocal里面
local.set(connection);
//返回Connection对象
return connection;
}
}
//关闭数据库连接
public static void closeConnection() {
//从线程中拿到Connection对象
Connection connection = local.get();
try {
if (connection != null) {
//恢复连接为自动提交
connection.setAutoCommit(true);
//这里不是真的把连接关了,只是将该连接归还给连接池
connection.close();
//既然连接已经归还给连接池了,ThreadLocal保存的Connction对象也已经没用了
local.remove();
}
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
4. 内存泄露的问题
首先，简单介绍一下一些相关术语：
-
内存泄漏：指程序中己动态分配的堆内存由于某种原因程序未释放或无法释放，造成系统内存的浪费，导致程序运行速度减慢甚至系统崩溃等严重后果。
-
强引用：指如果一个对象=null, 但是该对象在被其他对象使用，则该对象不会被垃圾回收机制回收。
-
弱引用：指如果一个对象=null, 但是该对象在被其他对象使用，则该对象会被垃圾回收机制回收。
看如下一段源码：
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
可以看见，实际存储类Entry对ThreadLocal对象是弱引用关系，也就是ThreadLocalMap对于key是弱引用关系。
为什么要设置成若引用关系？
你可以这样想，如果ThreadLocal = null时，ThreadLocalMap中存放以ThreadLocal为key的键值对是否应该删除，ThreadLocal 是否应该删除？？？
答案显然是都应该删除。如果是强引用，则都不能删除，只有在该线程被回收时才都被删除。那么至少我们应该把能删除的删除了，弱引用关系能够将ThreadLocal删除，ThreadLocalMap中存放以ThreadLocal为key的键值对通过其他手段删除。
弱引用关系会造成，ThreadLocal = null时，ThreadLocal被回收，但是ThreadLocalMap中存放以ThreadLocal为key的键值对没有被回收，且无法被访问，这样就造成了内存泄漏，事实上早期是这样的，现在这个问题被解决了。
解决的方法就是：在ThreadLocalMap中的set/getEntry方法中，会对key为null（也即是ThreadLocal为null）进行判断，如果为null的话，那么是会对value置为null的。当然，我们也可以手动的通过调用ThreadLocal的remove方法进行释放！
参考文件：
https://blog.csdn.net/qq_42862882/article/details/89820017
https://www.jianshu.com/p/ee8c9dccc953