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ThreadLocal是實(shí)現(xiàn)Java并發(fā)編程非常重要的一個(gè)組件，也是大廠喜歡考察的內(nèi)容，下面我就全面來詳解ThreadLocal@mikechen

ThreadLocal

ThreadLocal提供了線程的本地變量，是 Java 中用于實(shí)現(xiàn)線程局部變量的類，它提供了線程內(nèi)部的獨(dú)立變量。

即即每個(gè)線程都有一個(gè)獨(dú)立的"變量副本"，不會(huì)與其他線程的"變量副本"產(chǎn)生沖突。

如下圖所示：

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每個(gè)線程都有自己的獨(dú)立資源，可以通過 ThreadLocal 對(duì)象訪問它自己的獨(dú)立變量。

ThreadLocal中填充的變量屬于當(dāng)前線程，該變量對(duì)其他線程而言是隔離的，也就是說該變量是當(dāng)前線程獨(dú)有的變量。

ThreadLocal主要用于：解決多線程并發(fā)時(shí)訪問共享變量的問題，主要是做數(shù)據(jù)隔離。

ThreadLocal原理

ThreadLocal原理：ThreadLocal相當(dāng)于維護(hù)了一個(gè)map，key就是當(dāng)前的線程，value就是需要存儲(chǔ)的對(duì)象。

這個(gè) Map 不是直接使用 HashMap ，而是 ThreadLocal 實(shí)現(xiàn)的一個(gè)叫做 ThreadLocalMap 的靜態(tài)內(nèi)部類，用來存變量。

它的大概結(jié)構(gòu)如下圖所示：

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ThreadLocalMap

ThreadLocalMap 是 ThreadLocal 的核心存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，類似于 HashMap，但設(shè)計(jì)上有所不同：

ThreadLocalMap 是 ThreadLocal 的內(nèi)部靜態(tài)類，是一個(gè)自定義的哈希表，專門用于存儲(chǔ)與 ThreadLocal 關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。

每個(gè)線程都持有一個(gè) ThreadLocalMap 實(shí)例，以存儲(chǔ)它的 ThreadLocal 變量和對(duì)應(yīng)的值。

ThreadLocalMap是一個(gè)Map，key是ThreadLocal，value是Object。

Entry 類

除此之外，ThreadLocalMap內(nèi)部持有一個(gè) Entry[] 類型的數(shù)組 table，每個(gè)數(shù)組成員都是一個(gè)鍵值對(duì)，Entry數(shù)組是真正承載數(shù)據(jù)的地方。

ThreadLocalMap.Entry 繼承自 Java 標(biāo)準(zhǔn)庫中的 WeakReference<ThreadLocal<?>>，它的核心結(jié)構(gòu)如下：

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
    /** The value associated with this ThreadLocal. */
    Object value;
    //key就是一個(gè)弱引用
    Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
        super(k);
        value = v;
    }
}

Entry繼承自WeakReference，每個(gè)Entry 的 key 都是一個(gè) ThreadLocal 對(duì)象的弱引用，Java 中的弱引用允許對(duì)一個(gè)對(duì)象的引用在沒有強(qiáng)引用的情況下，被垃圾回收器回收。

value 是Object 類型，是強(qiáng)引用，ThreadLocalMap 中可以包含多個(gè)ThreadLocal對(duì)象。

如下圖所示：

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ThreadLocalMap中包含了多個(gè)ThreadLocal對(duì)象，那么如果一個(gè)線程使用多個(gè)ThreadLocal對(duì)象，ThreadLocalMap如何區(qū)分不同的ThreadLocal呢？

實(shí)際上，每一個(gè)ThreadLocal對(duì)象都包含了一個(gè)獨(dú)一無二的threadLocalHashCode值，使用這個(gè)值就可以在KV數(shù)組中找到對(duì)應(yīng)的本地變量。

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key是ThreadLocal對(duì)象的弱引用，之所以使用 WeakReference 類型作為ThreadLocal對(duì)象的引用，是出于垃圾回收考慮。

不過需要注意的是，雖然key值是弱引用，不影響ThreadLocal對(duì)象回收，但value值是強(qiáng)引用。

當(dāng)ThreadLocal被回收，value對(duì)象不會(huì)被回收，可能會(huì)引發(fā)內(nèi)存泄漏。

所以，記得要調(diào)用 remove() 方法，避免內(nèi)存泄露。

ThreadLocal使用

ThreadLocal的用法，這個(gè)類提供thread-local變量，這些變量與線程的局部變量不同，每個(gè)線程都保存一份改變量的副本，可以通過get、或者set方法訪問。

如下所示：

//創(chuàng)建
private ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal();
//一旦創(chuàng)建了ThreadLocal，就可以使用它的set()方法設(shè)置要存儲(chǔ)在其中的值
threadLocal.set("A thread local value");
//獲取值
String threadLocalValue = (String) threadLocal.get();
//移除一個(gè)值
threadLocal.remove();

ThreadLocal提供了線程內(nèi)存儲(chǔ)變量的能力，這些變量不同之處在于每一個(gè)線程讀取的變量是對(duì)應(yīng)的互相獨(dú)立的，通過get和set方法就可以得到當(dāng)前線程對(duì)應(yīng)的值。

由于ThreadLocal里設(shè)置的值，只有當(dāng)前線程自己看得見，這意味著你不可能通過其他線程為它初始化值，為了彌補(bǔ)這一點(diǎn)，ThreadLocal提供了一個(gè)withInitial()方法統(tǒng)一初始化所有線程的ThreadLocal的值。

如下所示：

private ThreadLocal<Integer> localInt = ThreadLocal.withInitial(() -> 18);

上述代碼將ThreadLocal的初始值設(shè)置為18，這對(duì)全體線程都是可見的。

ThreadLocal應(yīng)用

在通常的業(yè)務(wù)開發(fā)中，ThreadLocal 有以下3種典型的使用場(chǎng)景：

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1.解決線程安全問題

ThreadLocal 用作保存每個(gè)線程獨(dú)享的對(duì)象，為每個(gè)線程都創(chuàng)建一個(gè)副本，這樣每個(gè)線程都可以修改自己所擁有的副本, 而不會(huì)影響其他線程的副本，確保了線程安全。

2.代替參數(shù)的顯式傳遞

當(dāng)我們?cè)趯慉PI接口的時(shí)候，通常Controller層會(huì)接受來自前端的入?yún)ⅰ?/p>

當(dāng)這個(gè)接口功能比較復(fù)雜的時(shí)候，通常情況下，我們會(huì)在每個(gè)調(diào)用的方法上加上需要傳遞的參數(shù)。

但是，如果我們將參數(shù)存入ThreadLocal中，那么就不用顯式的傳遞參數(shù)了，而是只需要ThreadLocal中獲取即可。

這是因?yàn)椋菏褂脜?shù)傳遞造成代碼的耦合度高，使用靜態(tài)全局變量在多線程環(huán)境下不安全，當(dāng)該對(duì)象用ThreadLocal包裝過后，就可以保證在該線程中獨(dú)此一份，同時(shí)和其他線程隔離。

比如：在Spring的@Transaction事務(wù)聲明的注解中，就使用ThreadLocal保存了當(dāng)前的Connection對(duì)象，避免在本次調(diào)用的不同方法中使用不同的Connection對(duì)象。

3.全局存儲(chǔ)用戶信息

可以嘗試使用ThreadLocal替代Session的使用，每個(gè)線程擁有獨(dú)立的 Session 對(duì)象。

當(dāng)用戶要訪問需要授權(quán)的接口的時(shí)候，可以現(xiàn)在攔截器中將用戶的Token存入ThreadLocal中，之后在本次訪問中任何需要用戶用戶信息的都可以直接沖ThreadLocal中拿取數(shù)據(jù)。