問題
和Synchronized的區別
存儲在jvm的哪個區域
真的只是當前線程可見嗎
會導致內存泄漏麼
爲什麼用Entry數組而不是Entry對象
你學習的開源框架哪些用到了ThreadLocal
ThreadLocal裏的對象一定是線程安全的嗎
筆試題
一、概述
1、官方術語
ThreadLocal類是用來提供線程內部的局部變量。讓這些變量在多線程環境下訪問（get/set）時能保證各個線程裏的變量相對獨立於其他線程內的變量。
2、大白話
ThreadLocal是一個關於創建線程局部變量的類。
通常情況下，我們創建的成員變量都是線程不安全的。因爲他可能被多個線程同時修改，此變量對於多個線程之間彼此並不獨立，是共享變量。而使用ThreadLocal創建的變量只能被當前線程訪問，其他線程無法訪問和修改。也就是說：將線程公有化變成線程私有化。
二、應用場景
每個線程都需要一個獨享的對象（比如工具類，典型的就是 SimpleDateFormat ，每次使用都new一個多浪費性能呀，直接放到成員變量裏又是線程不安全，所以把他用 ThreadLocal 管理起來就完美了。）
比如：
/**
* Description: SimpleDateFormat就一份，不浪費資源。
*
* @author TongWei.Chen 2020-07-10 14:00:29
*/publicclassThreadLocalTest05{publicstaticStringdateToStr(intmillisSeconds){ Date date =newDate(millisSeconds); SimpleDateFormat simpleDateFormat = ThreadSafeFormatter.dateFormatThreadLocal.get();returnsimpleDateFormat.format(date); }privatestaticfinal ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(100);publicstaticvoidmain(String[] args){for(inti =0; i <3000; i++) {intj = i; executorService.execute(() -> { String date = dateToStr(j *1000);// 從結果中可以看出是線程安全的，時間沒有重複的。System.out.println(date); }); } executorService.shutdown(); }}classThreadSafeFormatter{publicstaticThreadLocal dateFormatThreadLocal =newThreadLocal() { @OverrideprotectedSimpleDateFormatinitialValue(){returnnewSimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss"); } };// java8的寫法，裝逼神器// public static ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormatThreadLocal =// ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss"));}
細心的朋友已經發現了，這TM也是每個線程都創建一個 SimpleDateFormat 啊，跟直接在方法內部new沒區別，錯了，大錯特錯！1個請求進來是一個線程，他可能貫穿了N個方法，你這N個方法假設有3個都在使用 dateToStr() ，你直接new的話會產生三個 SimpleDateFormat 對象，而用 ThreadLocal 的話只會產生一個對象，一個線程一個。
每個線程內需要保存全局變量（比如在登錄成功後將用戶信息存到 ThreadLocal 裏，然後當前線程操作的業務邏輯直接get取就完事了，有效的避免的參數來回傳遞的麻煩之處），一定層級上減少代碼耦合度。
再細化一點就是：
ThreadLocal
三、核心知識
1、類關係
每個 Thread 對象中都持有一個 ThreadLocalMap 的成員變量。每個 ThreadLocalMap 內部又維護了N個 Entry 節點，也就是 Entry 數組，每個 Entry 代表一個完整的對象，key是 ThreadLocal 本身，value是 ThreadLocal 的泛型值。
核心源碼如下
// java.lang.Thread類裏持有ThreadLocalMap的引用publicclassThreadimplementsRunnable{ ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals =null;}// java.lang.ThreadLocal有內部靜態類ThreadLocalMappublicclassThreadLocal{staticclassThreadLocalMap{privateEntry[] table;// ThreadLocalMap內部有Entry類，Entry的key是ThreadLocal本身，value是泛型值staticclassEntryextendsWeakReference>{ Object value; Entry(ThreadLocal k, Object v) {super(k); value = v; } } }}
2、類關係圖
ThreadLocal 內存結構圖。
3、主要方法
initialValue ：初始化。在 get 方法裏懶加載的。
get ：得到這個線程對應的value。 如果調用get之前沒set過，則get內部會執行 initialValue 方法進行初始化。
set ：爲這個線程設置一個新值。
remove ：刪除這個線程對應的值，防止內存泄露的最佳手段。
3.1、 initialValue
3.1.1、什麼意思
見名知意，初始化一些value（泛型值）。懶加載的。
3.1.2、觸發時機
調用 get 方法之前沒有調用 set 方法，則 get 方法內部會觸發 initialValue ，也就是說 get 的時候如果沒拿到東西，則會觸發 initialValue 。
3.1.3、補充說明
通常，每個線程最多調用一次此方法。但是如果已經調用了 remove() ，然後再次調用 get() 的話，則可以再次觸發 initialValue 。
如果要重寫的話一般建議採取匿名內部類的方式重寫此方法，否則默認返回的是null。
比如：
publicstaticThreadLocal dateFormatThreadLocal =newThreadLocal() {@OverrideprotectedSimpleDateFormatinitialValue(){returnnewSimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss"); }};// Java8的高逼格寫法publicstaticThreadLocal dateFormatThreadLocal = ThreadLocal.withInitial(() ->newSimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss"));
3.1.4、源碼
// 由子類提供實現。// protected的含義就是交給子類乾的。protectedTinitialValue(){returnnull;}
3.2、 get
3.2.1、什麼意思
獲取當前線程下的ThreadLocal中的值。
3.2.2、源碼
/**
* 獲取當前線程下的entry裏的value值。
* 先獲取當前線程下的ThreadLocalMap，
* 然後以當前ThreadLocal爲key取出map中的value
*/publicTget() {// 獲取當前線程Thread t = Thread.currentThread();// 獲取當前線程對應的ThreadLocalMap對象。ThreadLocalMap map = getMap(t);// 若獲取到了。則獲取此ThreadLocalMap下的entry對象，若entry也獲取到了，那麼直接獲取entry對應的value返回即可。if(map !=null) {// 獲取此ThreadLocalMap下的entry對象ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);// 若entry也獲取到了if(e !=null) {@SuppressWarnings("unchecked")// 直接獲取entry對應的value返回。T result = (T)e.value;returnresult; } }// 若沒獲取到ThreadLocalMap或沒獲取到Entry，則設置初始值。// 知識點：我早就說了，初始值方法是延遲加載，只有在get纔會用到，這下看到了吧，只有在這獲取沒獲取到纔會初始化，下次就肯定有值了，所以只會執行一次！！！returnsetInitialValue();}
3.3、 set
3.3.1、什麼意思
其實幹的事和 initialValue 是一樣的，都是set值，只是調用時機不同。set是想用就用，api擺在這裏，你想用就調一下set方法。很自由。
3.3.2、源碼
/**
* 設置當前線程的線程局部變量的值
* 實際上ThreadLocal的值是放入了當前線程的一個ThreadLocalMap實例中，所以只能在本線程中訪問。
*/publicvoidset(Tvalue){// 獲取當前線程Thread t = Thread.currentThread();// 獲取當前線程對應的ThreadLocalMap實例，注意這裏是將t傳進去了，t是當前線程，就是說ThreadLocalMap是在線程裏持有的引用。ThreadLocalMap map = getMap(t);// 若當前線程有對應的ThreadLocalMap實例，則將當前ThreadLocal對象作爲key，value做爲值存到ThreadLocalMap的entry裏。if(map !=null) map.set(this,value);else// 若當前線程沒有對應的ThreadLocalMap實例，則創建ThreadLocalMap，並將此線程與之綁定createMap(t,value);}
3.4、 remove
3.4.1、什麼意思
將當前線程下的ThreadLocal的值刪除，目的是爲了減少內存佔用。主要目的是防止內存泄漏。內存泄漏問題下面會說。
3.4.2、源碼
/**
* 將當前線程局部變量的值刪除，目的是爲了減少內存佔用。主要目的是防止內存泄漏。內存泄漏問題下面會說。
*/publicvoidremove(){// 獲取當前線程的ThreadLocalMap對象，並將其移除。ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());if(m !=null)// 直接移除以當前ThreadLocal爲key的valuem.remove(this);}
4、ThreadLocalMap
爲啥單獨拿出來說下，我就是想強調一點：這個東西是歸 Thread 類所有的。它的引用在 Thread 類裏，這也證實了一個問題： ThreadLocalMap 類內部爲什麼有 Entry 數組，而不是 Entry 對象？
因爲你業務代碼能new好多個 ThreadLocal 對象，各司其職。但是在一次請求裏，也就是一個線程裏， ThreadLocalMap 是同一個，而不是多個，不管你new幾次 ThreadLocal ， ThreadLocalMap 在一個線程裏就一個，因爲再說一次， ThreadLocalMap 的引用是在 Thread 裏的，所以它裏面的 Entry 數組存放的是一個線程裏你new出來的多個 ThreadLocal 對象。
核心源碼如下：
// 在你調用ThreadLocal.get()方法的時候就會調用這個方法，它的返回是當前線程裏的threadLocals的引用。// 這個引用指向的是ThreadLocal裏的ThreadLocalMap對象ThreadLocalMapgetMap(Thread t){returnt.threadLocals;}publicclassThreadimplementsRunnable{// ThreadLocal.ThreadLocalMapThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals =null;}
四、完整源碼
1、核心源碼
// 本地線程。Thread：線程。Local：本地publicclassThreadLocal {// 構造器publicThreadLocal(){}// 初始值，用來初始化值用的，比如：ThreadLocal<Integer> count = new ThreadLocal<>();// 你想Integer value = count.get(); value++;這樣是報錯的，因爲count現在還沒值，取出來的是個null,所以你需要先重寫此方法爲value賦上初始值，本身方法是protected也代表就是爲了子類重寫的。// 此方法是一個延遲調用方法，在線程第一次調用get的時候才執行，下面具體分析源碼就知道了。protectedTinitialValue(){}// 創建ThreadLocalMap，ThreadLocal底層其實就是一個map來維護的。voidcreateMap(Thread t, T firstValue){}// 返回該當前線程對應的線程局部變量值。publicTget(){}// 獲取ThreadLocalMapThreadLocalMapgetMap(Thread t){}// 設置當前線程的線程局部變量的值publicvoidset(T value){}// 將當前線程局部變量的值刪除，目的是爲了減少內存佔用。其實當線程結束後對應該線程的局部變量將自動被垃圾回收，所以無需我們調用remove，我們調用remove無非也就是加快內存回收速度。publicvoidremove(){}// 設置初始值，調用initialValueprivateTsetInitialValue(){}// 靜態內部類，一個map來維護的！！！staticclassThreadLocalMap{// ThreadLocalMap的靜態內部類，繼承了弱引用，這正是不會造成內存泄漏根本原因// Entry的key爲ThreadLocal並且是弱引用。value是值staticclassEntryextendsWeakReference> {} }}
2、set()
/**
* 設置當前線程的線程局部變量的值
* 實際上ThreadLocal的值是放入了當前線程的一個ThreadLocalMap實例中，所以只能在本線程中訪問。
*/publicvoidset(Tvalue){// 獲取當前線程Thread t = Thread.currentThread();// 獲取當前線程對應的ThreadLocalMap實例ThreadLocalMap map = getMap(t);// 若當前線程有對應的ThreadLocalMap實例，則將當前ThreadLocal對象作爲key，value做爲值存到ThreadLocalMap的entry裏。if(map !=null) map.set(this,value);else// 若當前線程沒有對應的ThreadLocalMap實例，則創建ThreadLocalMap，並將此線程與之綁定createMap(t,value);}
3、getMap()
// 在你調用ThreadLocal.get()方法的時候就會調用這個方法，它的返回是當前線程裏的threadLocals的引用。// 這個引用指向的是ThreadLocal裏的ThreadLocalMap對象ThreadLocalMapgetMap(Thread t){returnt.threadLocals;}publicclassThreadimplementsRunnable{// ThreadLocal.ThreadLocalMapThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals =null;}
4、map.set()
// 不多BB，就和HashMap的set一個道理，只是賦值key,value。// 需要注意的是這裏key是ThreadLocal對象，value是值privatevoidset(ThreadLocalkey,Objectvalue) {}
5、createMap()
/**
* 創建ThreadLocalMap對象。
* t.threadLocals在上面的getMap中詳細介紹了。此處不BB。
* 實例化ThreadLocalMap並且傳入兩個值，一個是當前ThreadLocal對象一個是value。
*/voidcreateMap(Thread t, T firstValue){ t.threadLocals =newThreadLocalMap(this, firstValue);}// ThreadLocalMap構造器。ThreadLocalMap(ThreadLocal firstKey, Object firstValue) { table =newEntry[INITIAL_CAPACITY];inti = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY -1);// 重點看這裏！！！！！！// new了一個ThreadLocalMap的內部類Entry，且將key和value傳入。// key是ThreadLocal對象。table[i] =newEntry(firstKey, firstValue); size =1; setThreshold(INITIAL_CAPACITY);}/**
* 到這裏朋友們應該真相大白了，其實ThreadLocal就是內部維護一個ThreadLocalMap，
* 而ThreadLocalMap內部又維護了一個Entry對象。Entry對象是key-value形式，
* key是ThreadLocal對象，value是傳入的value
* 所以我們對ThreadLocal的操作其實都是對內部的ThreadLocalMap.Entry的操作
* 所以保證了線程之前互不干擾。
*/
6、get()
/**
* 獲取當前線程下的entry裏的value值。
* 先獲取當前線程下的ThreadLocalMap，
* 然後以當前ThreadLocal爲key取出map中的value
*/publicTget() {// 獲取當前線程Thread t = Thread.currentThread();// 獲取當前線程對應的ThreadLocalMap對象。ThreadLocalMap map = getMap(t);// 若獲取到了。則獲取此ThreadLocalMap下的entry對象，若entry也獲取到了，那麼直接獲取entry對應的value返回即可。if(map !=null) {// 獲取此ThreadLocalMap下的entry對象ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);// 若entry也獲取到了if(e !=null) {@SuppressWarnings("unchecked")// 直接獲取entry對應的value返回。T result = (T)e.value;returnresult; } }// 若沒獲取到ThreadLocalMap或沒獲取到Entry，則設置初始值。// 知識點：我早就說了，初始值方法是延遲加載，只有在get纔會用到，這下看到了吧，只有在這獲取沒獲取到纔會初始化，下次就肯定有值了，所以只會執行一次！！！returnsetInitialValue();}
7、setInitialValue()
// 設置初始值privateTsetInitialValue(){// 調用初始值方法，由子類提供。Tvalue= initialValue();// 獲取當前線程Thread t = Thread.currentThread();// 獲取mapThreadLocalMap map = getMap(t);// 獲取到了if(map !=null)// setmap.set(this,value);else// 沒獲取到。創建map並賦值createMap(t,value);// 返回初始值。returnvalue;}
8、initialValue()
// 由子類提供實現。// protectedprotectedTinitialValue(){returnnull;}
9、remove()
/**
* 將當前線程局部變量的值刪除，目的是爲了減少內存佔用。
* 其實當線程結束後對應該線程的局部變量將自動被垃圾回收，所以無需我們調用remove，我們調用remove無非也就是加快內存回收速度。
*/publicvoidremove(){// 獲取當前線程的ThreadLocalMap對象，並將其移除。ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());if(m !=null) m.remove(this);}
10、小結
只要捋清楚如下幾個類的關係， ThreadLocal 將變得so easy！
Thread 、 ThreadLocal 、 ThreadLocalMap 、 Entry
一句話總結就是： Thread 維護了 ThreadLocalMap ，而 ThreadLocalMap 裏維護了 Entry ，而 Entry 裏存的是以 ThreadLocal 爲key，傳入的值爲value的鍵值對。
五、答疑（面試題）
1、和Synchronized的區別
問：他和線程同步機制（如：Synchronized）提供一樣的功能，這個很吊啊。
答：放屁！同步機制保證的是多線程同時操作共享變量並且能正確的輸出結果。ThreadLocal不行啊，他把共享變量變成線程私有了，每個線程都有獨立的一個變量。舉個通俗易懂的案例：網站計數器，你給變量count++的時候帶上synchronized即可解決。ThreadLocal的話做不到啊，他沒發統計，他只能說能統計每個線程登錄了多少次。
2、存儲在jvm的哪個區域
問：線程私有，那麼就是說ThreadLocal的實例和他的值是放到棧上咯？
答：不是。還是在堆的。ThreadLocal對象也是對象，對象就在堆。只是JVM通過一些技巧將其可見性變成了線程可見。
3、真的只是當前線程可見嗎
問：真的只是當前線程可見嗎？
答：貌似不是，貌似通過 InheritableThreadLocal 類可以實現多個線程訪問 ThreadLocal 的值，但是我沒研究過，知道這碼事就行了。
4、會導致內存泄漏麼
問：會導致內存泄漏麼？
答：分析一下：
ThreadLocalMap.EntryThreadLocalMap.Entry
先看下key-value的核心源碼
staticclassEntryextendsWeakReference>{Objectvalue; Entry(ThreadLocal k,Objectv) {super(k); value = v; }}
先看繼承關係，發現是繼承了弱引用，而且key直接是交給了父類處理 super(key) ，父類是個弱引用，所以key完全不存在內存泄漏問題，因爲他不是強引用，它可以被GC回收的。
弱引用的特點：如果這個對象只被弱引用關聯，沒有任何強引用關聯，那麼這個對象就可以被GC回收掉。弱引用不會阻止GC回收。這是jvm知識。
再看value，發現value是個強引用，但是想了下也沒問題的呀，因爲線程終止了，我管你強引用還是弱引用，都會被GC掉的，因爲引用鏈斷了（jvm用的可達性分析法，線程終止了，根節點就斷了，下面的都會被回收）。
這麼分析一點毛病都沒有，但是忘了一個主要的角色，那就是 線程池 ，線程池的存在覈心線程是不會銷燬的，只要創建出來他會反覆利用，生命週期不會結束掉，但是key是弱引用會被GC回收掉，value強引用不會回收，所以形成了如下場面：
Thread->ThreadLocalMap->Entry(key爲null)->value
由於value和Thread還存在鏈路關係，還是可達的，所以不會被回收，這樣越來越多的垃圾對象產生卻無法回收，早晨內存泄漏，時間久了必定OOM。
解決方案 ThreadLocal 已經爲我們想好了，提供了 remove() 方法，這個方法是將value移出去的。所以用完後記得 remove() 。
5、爲什麼用Entry數組而不是Entry對象
這個其實主要想考 ThreadLocalMap 是在 Thread 裏持有的引用。
問： ThreadLocalMap 內部的table爲什麼是數組而不是單個對象呢？
答：因爲你業務代碼能new好多個 ThreadLocal 對象，各司其職。但是在一次請求裏，也就是一個線程裏， ThreadLocalMap 是同一個，而不是多個，不管你new幾次 ThreadLocal ， ThreadLocalMap 在一個線程裏就一個，因爲 ThreadLocalMap 的引用是在 Thread 裏的，所以它裏面的 Entry 數組存放的是一個線程裏你new出來的多個 ThreadLocal 對象。
6、你學習的開源框架哪些用到了ThreadLocal
Spring框架。
DateTimeContextHolder
RequestContextHolder
7、ThreadLocal裏的對象一定是線程安全的嗎
未必，如果在每個線程中 ThreadLocal.set() 進去的東西本來就是多線程共享的同一個對象，比如static對象，那麼多個線程的 ThreadLocal.get() 獲取的還是這個共享對象本身，還是有併發訪問線程不安全問題。
8、筆試題
問：下面這段程序會輸出什麼？爲什麼？
publicclassTestThreadLocalNpe{privatestaticThreadLocal threadLocal =newThreadLocal();publicstaticvoidset(){ threadLocal.set(1L); }publicstaticlongget(){returnthreadLocal.get(); }publicstaticvoidmain(String[] args) throws InterruptedException{newThread(() -> {set(); System.out.println(get()); }).start();// 目的就是爲了讓子線程先運行完Thread.sleep(100); System.out.println(get()); }}
答：
1Exceptioninthread"main"java.lang.NullPointerExceptionatcom.chentongwei.study.thread.TestThreadLocalNpe.get(TestThreadLocalNpe.java:16)atcom.chentongwei.study.thread.TestThreadLocalNpe.main(TestThreadLocalNpe.java:26)
爲什麼？
爲什麼輸出個1，然後空指針了？
首先輸出1是沒任何問題的，其次主線程空指針是爲什麼？
如果你這裏回答
那我恭喜你，你連 ThreadLocal 都不知道是啥，這明顯兩個線程，子線程和主線程。子線程設置1，主線程肯定拿不到啊， ThreadLocal 和線程是嘻嘻相關的。這個不多費口舌。
說說爲什麼是空指針？
因爲你get方法用的long而不是Long，那也應該返回null啊，大哥，long是基本類型，默認值是0，沒有null這一說法。 ThreadLocal 裏的泛型是Long，get卻是基本類型，這需要拆箱操作的，也就是會執行 null.longValue() 的操作，這絕逼空指針了。
看似一道Javase的基礎題目，實則隱藏了很多知識。
六、ThreadLocal工具類
package com.duoku.base.util;importcom.google.common.collect.Maps;importorg.springframework.core.NamedThreadLocal;importjava.util.Map;/**
* Description:
*
* @author TongWei.Chen 2019-09-09 18:35:30
*/publicclassThreadLocalUtil{privatestaticfinalThreadLocal> threadLocal = newNamedThreadLocal("xxx-threadlocal") { @OverrideprotectedMap initialValue() {returnMaps.newHashMap(); } };publicstaticMap getThreadLocal(){returnthreadLocal.get(); }publicstaticTget(Stringkey) {Mapmap= threadLocal.get();// todo:copy a new onereturn(T)map.get(key); }publicstaticTget(Stringkey,TdefaultValue) {Mapmap= threadLocal.get();return(T)map.get(key) == null ? defaultValue : (T)map.get(key); }publicstaticvoidset(Stringkey,Objectvalue) {Mapmap= threadLocal.get();map.put(key, value); }publicstaticvoidset(Map keyValueMap) {Mapmap= threadLocal.get();map.putAll(keyValueMap); }publicstaticvoid remove() { threadLocal.remove(); }}
寫在最後
覺得寫的還不錯的就點個贊，加個關注唄！點關注，不迷路，持續更新！！！