🌈寫SpringBoot項目的時候，經(jīng)常用到的一個保存用戶信息的類就是Threadlocal，我們今天就來詳細介紹一下這個類。

Threadlocal有什么用：

📌簡單的說就是，一個ThreadLocal在一個線程中是共享的，在不同線程之間又是隔離的（每個線程都只能看到自己線程的值）。如下圖：

ThreadLocal使用實例

API介紹

🦄在使用Threadlocal之前我們先看以下它的API：

ThreadLocal類的API非常的簡單，在這里比較重要的就是get()、set()、remove(),set用于賦值操作，get用于獲取變量的值，remove就是刪除當前變量的值.需要注意的是initialValue方法會在第一次調(diào)用時被觸發(fā)，用于初始化當前變量值，默認情況下initialValue返回的是null。

ThreadLocal的使用

🍋說完了ThreadLocal類的API了，那我們就來動手實踐一下了，來理解前面的那句話：一個ThreadLocal在一個線程中是共享的，在不同線程之間又是隔離的（每個線程都只能看到自己線程的值）

public class ThreadLocalTest {private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<Integer>() {// 重寫這個方法，可以修改“線程變量”的初始值，默認是null@Overrideprotected Integer initialValue() {return 0;}};public static void main(String[] args) throws InterruptedException {//一號線程new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("一號線程set前：" + threadLocal.get());threadLocal.set(1);System.out.println("一號線程set后：" + threadLocal.get());}}).start();//二號線程new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("二號線程set前：" + threadLocal.get());threadLocal.set(2);System.out.println("二號線程set后：" + threadLocal.get());}}).start();//主線程睡1sThread.sleep(1000);//主線程System.out.println("主線程的threadlocal值：" + threadLocal.get());}}

稍微解釋一下上面的代碼：💡

每一個ThreadLocal實例就類似于一個變量名，不同的ThreadLocal實例就是不同的變量名，它們內(nèi)部會存有一個值（暫時這么理解）在后面的描述中所說的“ThreadLocal變量或者是線程變量”代表的就是ThreadLocal類的實例。

在類中創(chuàng)建了一個靜態(tài)的 “ThreadLocal變量”，在主線程中創(chuàng)建兩個線程，在這兩個線程中分別設置ThreadLocal變量為1和2。然后等待一號和二號線程執(zhí)行完畢后，在主線程中查看ThreadLocal變量的值。

程序結(jié)果及分析?

程序結(jié)果重點看的是主線程輸出的是0，如果是一個普通變量，在一號線程和二號線程中將普通變量設置為1和2，那么在一二號線程執(zhí)行完畢后在打印這個變量，輸出的值肯定是1或者2（到底輸出哪一個由操作系統(tǒng)的線程調(diào)度邏輯有關(guān)）。但使用ThreadLocal變量通過兩個線程賦值后，在主線程程中輸出的卻是初始值0。在這也就是為什么“一個ThreadLocal在一個線程中是共享的，在不同線程之間又是隔離的”，每個線程都只能看到自己線程的值，這也就是 ThreadLocal的核心作用：實現(xiàn)線程范圍的局部變量。

Threadlocal 的源碼分析

原理

每個Thread對象都有一個ThreadLocalMap，當創(chuàng)建一個ThreadLocal的時候，就會將該ThreadLocal對象添加到該Map中，其中鍵就是ThreadLocal，值可以是任意類型。 這句話剛看可能不是很懂，下面我們一起看完源碼就明白了。

前面我們的理解是所有的常量值或者是引用類型的引用都是保存在ThreadLocal實例中的，但實際上不是的，這種說法只是讓我們更好的理解ThreadLocal變量這個概念。向ThreadLocal存入一個值，實際上是向當前線程對象中的ThreadLocalMap存入值，ThreadLocalMap我們可以簡單的理解成一個Map，而向這個Map存值的key就是ThreadLocal實例本身。

源碼

👉也就是說，想要存入的ThreadLocal中的數(shù)據(jù)實際上并沒有存到ThreadLocal對象中去，而是以這個ThreadLocal實例作為key存到了當前線程中的一個Map中去了，獲取ThreadLocal的值時同樣也是這個道理。這也就是為什么ThreadLocal可以實現(xiàn)線程之間隔離的原因了。

內(nèi)部類ThreadLocalMap

ThreadLocalMap是ThreadLocal的內(nèi)部類，實現(xiàn)了一套自己的Map結(jié)構(gòu)?

ThreadLocalMap屬性：

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {Object value;Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {super(k);value = v;}}//初始容量16private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;//散列表private Entry[] table;//entry 有效數(shù)量 private int size = 0;//負載因子private int threshold;

ThreadLocalMap設置ThreadLocal 變量

private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {Entry[] tab = table;int len = tab.length;//與運算 & (len-1) 這就是為什么 要求數(shù)組len 要求2的n次冪 //因為len減一后最后一個bit是1 與運算計算出來的數(shù)值下標 能保證全覆蓋 //否者數(shù)組有效位會減半 //如果是hashmap 計算完下標后 會增加鏈表 或紅黑樹的查找計算量 int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);// 從下標位置開始向后循環(huán)搜索 不會死循環(huán) 有擴容因子 必定有空余槽點for (Entry e = tab[i]; e != null; e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {ThreadLocal<?> k = e.get();//一種情況 是當前引用 返回值if (k == key) {e.value = value;return;}//槽點被GC掉 重設狀態(tài) if (k == null) {replaceStaleEntry(key, value, i);return;}}//槽點為空 設置valuetab[i] = new Entry(key, value);//設置ThreadLocal數(shù)量int sz = ++size;//沒有可清理的槽點 并且數(shù)量大于負載因子 rehashif (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)rehash();}

ThreadLocalMap屬性介紹😎：

• 和普通Hashmap類似存儲在一個數(shù)組內(nèi)，但與hashmap使用的拉鏈法解決散列沖突不同的是 ThreadLocalMap使用開放地址法
• 數(shù)組 初始容量16，負載因子2/3
• node節(jié)點 的key封裝了WeakReference 用于回收

ThreadLocalMap存儲位置

儲存在Thread中，有兩個ThreadLocalMap變量

threadLocals 在ThreadLocal對象方法set中去創(chuàng)建 也由ThreadLocal來維護

public void set(T value) {Thread t = Thread.currentThread();ThreadLocalMap map = getMap(t);if (map != null)map.set(this, value);elsecreateMap(t, value);}void createMap(Thread t, T firstValue) {t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);}

inheritableThreadLocals 和ThreadLocal類似 InheritableThreadLocal重寫了createMap方法

void createMap(Thread t, T firstValue) {t.inheritableThreadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);}

inheritableThreadLocals 作用是將ThreadLocalMap傳遞給子線程

init方法中 條件滿足后直接為子線程創(chuàng)建ThreadLocalMap

注意：

僅在初始化子線程的時候會傳遞 中途改變副線程的inheritableThreadLocals 變量 不會將影響結(jié)果傳遞到子線程 。

使用線程池要注意 線程不回收 盡量避免使用父線程的inheritableThreadLocals 導致錯誤

Key的弱引用問題

為什么要用弱引用,官方是這樣回答的

To help deal with very large and long-lived usages, the hash table entries use WeakReferences for keys.
為了處理非常大和生命周期非常長的線程，哈希表使用弱引用作為 key。

生命周期長的線程可以理解為：線程池的核心線程

ThreadLocal在沒有外部對象強引用時如Thread，發(fā)生GC時弱引用Key會被回收，而Value是強引用不會回收，如果創(chuàng)建ThreadLocal的線程一直持續(xù)運行如線程池中的線程，那么這個Entry對象中的value就有可能一直得不到回收，發(fā)生內(nèi)存泄露。

• key 使用強引用🌴： 引用的ThreadLocal的對象被回收了，但是ThreadLocalMap還持有ThreadLocal的強引用，如果沒有手動刪除，ThreadLocal不會被回收，導致Entry內(nèi)存泄漏。
• key 使用弱引用🌴： 引用的ThreadLocal的對象被回收了，由于ThreadLocalMap持有ThreadLocal的弱引用，即使沒有手動刪除，ThreadLocal也會被回收。value在下一次ThreadLocalMap調(diào)用set,get，remove的時候會被清除。

Java8中已經(jīng)做了一些優(yōu)化如，在ThreadLocal的get()、set()、remove()方法調(diào)用的時候會清除掉線程ThreadLocalMap中所有Entry中Key為null的Value，并將整個Entry設置為null，利于下次內(nèi)存回收。

java中的四種引用

強引用📍： 如果一個對象具有強引用，它就不會被垃圾回收器回收。即使當前內(nèi)存空間不足，JVM也不會回收它，而是拋出 OutOfMemoryError 錯誤，使程序異常終止。如果想中斷強引用和某個對象之間的關(guān)聯(lián)，可以顯式地將引用賦值為null，這樣一來的話，JVM在合適的時間就會回收該對象

軟引用📍： 在使用軟引用時，如果內(nèi)存的空間足夠，軟引用就能繼續(xù)被使用，而不會被垃圾回收器回收，只有在內(nèi)存不足時，軟引用才會被垃圾回收器回收。（軟引用可用來實現(xiàn)內(nèi)存敏感的高速緩存,比如網(wǎng)頁緩存、圖片緩存等。使用軟引用能防止內(nèi)存泄露，增強程序的健壯性）

弱引用📍： 具有弱引用的對象擁有的生命周期更短暫。因為當 JVM 進行垃圾回收，一旦發(fā)現(xiàn)弱引用對象，無論當前內(nèi)存空間是否充足，都會將弱引用回收。不過由于垃圾回收器是一個優(yōu)先級較低的線程，所以并不一定能迅速發(fā)現(xiàn)弱引用對象

虛引用📍： 虛引用并不會決定對象的生命周期。如果一個對象僅持有虛引用，那么它就和沒有任何引用一樣，在任何時候都可能被垃圾回收器回收。虛引用必須和引用隊列（ReferenceQueue）聯(lián)合使用。當垃圾回收器準備回收一個對象時，如果發(fā)現(xiàn)它還有虛引用，就會在回收對象的內(nèi)存之前，把這個虛引用加入到與之關(guān)聯(lián)的引用隊列中。（注意哦，其它引用是被JVM回收后才被傳入ReferenceQueue中的。由于這個機制，所以虛引用大多被用于引用銷毀前的處理工作。可以使用在對象銷毀前的一些操作，比如說資源釋放等。）

通常ThreadLocalMap的生命周期跟Thread（注意線程池中的Thread）一樣長，如果沒有手動刪除對應key（線程使用結(jié)束歸還給線程池了，其中的KV不再被使用但又不會GC回收，可認為是內(nèi)存泄漏），一定會導致內(nèi)存泄漏，但是使用弱引用可以多一層保障：弱引用ThreadLocal會被GC回收，不會內(nèi)存泄漏，對應的value在下一次ThreadLocalMap調(diào)用set,get,remove的時候會被清除，Java8已經(jīng)做了上面的代碼優(yōu)化。

總結(jié)：

ThreadLocal的作用： 實現(xiàn)線程范圍內(nèi)的局部變量，即ThreadLocal在一個線程中是共享的，在不同線程之間是隔離的。

ThreadLocal的原理： ThreadLocal存入值時使用當前ThreadLocal實例作為key（并不是以當前線程對象作為key），存入當前線程對象中的Map中去。最開始在看源碼之前，我以為是以當前線程對象作為key將對象存入到ThreadLocal中的Map中去…

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的终于弄明白了ThreadLocal的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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