ThreadLocal部分源码分析和应用场景

结构演进

早起JDK版本中，ThreadLocal内部结构是一个Map，线程为key，线程在“线程本地变量”中绑定的值为Value。每一个ThreadLocal实例拥有一个Map实例。（Key是线程，Value是值）

JDK8中，ThreadLocal内部结构发生了演进，虽然还是Map，但是拥有者变成了Thread实例，每一个Thread实例拥有一个Map实例。Map中的key变为ThreadLocal实例。（Key是ThreadLocal，Value是值）

新版ThreadLocalMap如图：

每一个线程在获取本地值时，都会将ThreadLocal实例作为Key从自己拥有的ThreadLocalMap中获取值，别的线程无法访问自己的ThreadLocalMap实例，达到相互隔离的目的。

新版优势（减少了内存消耗）

（1）ThreadLocalMap存储的键值对数量减少。早期版本的数量与线程个数强关联；新版的Key是ThreadLocal实例，会比线程数少。

（2）早期版本ThreadLocalMap拥有者为ThreadLocal，在线程销毁后，ThreadLocalMap仍然存在；新版的ThreadLocalMap拥有者为Thread，Thread实例销毁后，ThreadLocalMap也会随之销毁，减少内存消耗。

Entry的Key需要使用弱引用

为什么不直接使用ThreadLocal实例作为Key呢？

public void funcA() {
ThreadLocal local = new ThreadLocal();
local.set(100);
local.get();
}


当线程执行funA方法时，先新建一个local实例，这是强引用，调用set方法后会在内部新建Entry实例，Key是弱引用包装指向的local实例。当线程执行完A方法后，方法栈帧被销毁，强引用local的值也没有了，但此时线程的ThreadLocalMap对应Entry的Key引用还指向的ThreadLocal实例都不能被GC回收，这将造成内存泄漏问题。

弱引用：对象只能生存到下一次垃圾回收之前。

由于ThreadLocalMap中Key是弱引用，下次GC发生时，可以把那些没有强引用指向的ThreadLocal回收。并且key被回收后，其Entry的key值变为null。后续ThreadLocal的get、set方法被调用时，就会清除这些Key为null的Entry，完成内存释放。

使用state final修饰ThreadLocal对象

ThreadLocal实例作为ThreadLocalMap的Key，针对一个线程内的所有操作是共享的，使用static修饰ThreadLocal节约空间。

应用场景

场景一：线程隔离

这个的典型应用就是“数据库连接独享”。下面的代码来自Hibernate，代码通过ThreadLoacl进行数据库连接（Session）的线程本地化存储。

private static final ThreadLocal threadSession = new ThreadLocal();
public static Session getSession() {
Session s = (Session) threadSession.get();
if(s == null) {
s = getSession();
threadSession.set(s);
}
return s;
}


一个Session代表了一个数据库连接。通过以上代码可以看出，这个Session相当于线程的私有变量，不是所有线程共用的，其他线程是获取不到这个Session的。

一般来说，完成数据库操作之后程序会将Session关闭，节省资源。如果Session为共享的方式，如果某个线程将Session关闭，其他线程在操作Session时就会报错。所以通过ThreadLocal简单实现了数据库连接的安全使用。

Re

《Java高并发核心编程》