大家好，我是mikechen。

ThreadLocal是實現Java并發編程非常重要的一個組件，也是大廠喜歡考察的內容，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 中用于實現線程局部變量的類，它提供了線程內部的獨立變量。

即即每個線程都有一個獨立的"變量副本"，不會與其他線程的"變量副本"產生沖突。

如下圖所示：

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每個線程都有自己的獨立資源，可以通過 ThreadLocal 對象訪問它自己的獨立變量。

ThreadLocal中填充的變量屬于當前線程，該變量對其他線程而言是隔離的，也就是說該變量是當前線程獨有的變量。

ThreadLocal主要用于：解決多線程并發時訪問共享變量的問題，主要是做數據隔離。

ThreadLocal原理

ThreadLocal原理：ThreadLocal相當于維護了一個map，key就是當前的線程，value就是需要存儲的對象。

這個 Map 不是直接使用 HashMap ，而是 ThreadLocal 實現的一個叫做 ThreadLocalMap 的靜態內部類，用來存變量。

它的大概結構如下圖所示：

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ThreadLocalMap

ThreadLocalMap 是 ThreadLocal 的核心存儲結構，類似于 HashMap，但設計上有所不同：

ThreadLocalMap 是 ThreadLocal 的內部靜態類，是一個自定義的哈希表，專門用于存儲與 ThreadLocal 關聯的數據。

每個線程都持有一個 ThreadLocalMap 實例，以存儲它的 ThreadLocal 變量和對應的值。

ThreadLocalMap是一個Map，key是ThreadLocal，value是Object。

Entry 類

除此之外，ThreadLocalMap內部持有一個 Entry[] 類型的數組 table，每個數組成員都是一個鍵值對，Entry數組是真正承載數據的地方。

ThreadLocalMap.Entry 繼承自 Java 標準庫中的 WeakReference<ThreadLocal<?>>，它的核心結構如下：

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

Entry繼承自WeakReference，每個Entry 的 key 都是一個 ThreadLocal 對象的弱引用，Java 中的弱引用允許對一個對象的引用在沒有強引用的情況下，被垃圾回收器回收。

value 是Object 類型，是強引用，ThreadLocalMap 中可以包含多個ThreadLocal對象。

如下圖所示：

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ThreadLocalMap中包含了多個ThreadLocal對象，那么如果一個線程使用多個ThreadLocal對象，ThreadLocalMap如何區分不同的ThreadLocal呢？

實際上，每一個ThreadLocal對象都包含了一個獨一無二的threadLocalHashCode值，使用這個值就可以在KV數組中找到對應的本地變量。

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key是ThreadLocal對象的弱引用，之所以使用 WeakReference 類型作為ThreadLocal對象的引用，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對象回收，但value值是強引用。

當ThreadLocal被回收，value對象不會被回收，可能會引發內存泄漏。

所以，記得要調用 remove() 方法，避免內存泄露。

ThreadLocal使用

ThreadLocal的用法，這個類提供thread-local變量，這些變量與線程的局部變量不同，每個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：

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

ThreadLocal提供了線程內存儲變量的能力，這些變量不同之處在于每一個線程讀取的變量是對應的互相獨立的，通過get和set方法就可以得到當前線程對應的值。

由于ThreadLocal里設置的值，只有當前線程自己看得見，這意味著你不可能通過其他線程為它初始化值，為了彌補這一點，ThreadLocal提供了一個withInitial()方法統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的初始值設置為18，這對全體線程都是可見的。

ThreadLocal應用

在通常的業務開發中，ThreadLocal 有以下3種典型的使用場景：

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1.解決線程安全問題

ThreadLocal 用作保存每個線程獨享的對象，為每個線程都創建一個副本，這樣每個線程都可以修改自己所擁有的副本, 而不會影響其他線程的副本，確保了線程安全。

2.代替參數的顯式傳遞

當我們在寫API接口的時候，通常Controller層會接受來自前端的入參。

當這個接口功能比較復雜的時候，通常情況下，我們會在每個調用的方法上加上需要傳遞的參數。

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

這是因為：使用參數傳遞造成代碼的耦合度高，使用靜態全局變量在多線程環境下不安全，當該對象用ThreadLocal包裝過后，就可以保證在該線程中獨此一份，同時和其他線程隔離。

比如：在Spring的@Transaction事務聲明的注解中，就使用ThreadLocal保存了當前的Connection對象，避免在本次調用的不同方法中使用不同的Connection對象。

3.全局存儲用戶信息

可以嘗試使用ThreadLocal替代Session的使用，每個線程擁有獨立的 Session 對象。

當用戶要訪問需要授權的接口的時候，可以現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中拿取數據。