一、ThreadLocal原理

简单说 ThreadLocal 就是一种以空间换时间的做法，在每个 Thread 里面维护了一个以开放定址法实现的ThreadLocal.ThreadLocalMap，把数据进行隔离，数据不共享，自然就没有线程安全方面的问题了。

JDK1.2 就提供了java.lang.ThreadLocal。ThreadLocal 为解决多线程程序的并发问题提供了一种新的思路。使用这个工具类可以很简洁地编写出优美的多线程程序，ThreadLocal 并不是一个 Thread，而是 Thread 的局部变量。

ThreadLocal 用于保存某个线程共享变量：对于同一个 static ThreadLocal，其为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，不同线程只能从中 get、set 和 remove 自己的变量，所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本。从线程的角度看，目标变量就像是线程的本地变量，这也是类名中“Local”所要表达的意思。ThreadLocal 类接口很简单，只有四个方法：

void set(Object value)设置当前线程的线程局部变量的值。
public Object get()返回当前线程所对应的线程局部变量。
public void remove()将当前线程局部变量的值删除，目的是为了减少内存的占用，该方法是 JDK5.0 新增的方法。需要指出的是，当线程结束后，对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收，所以显式调用该方法清除线程的局部变量并不是必须的操作，但它可以加快内存回收的速度。
protected Object initialValue()返回该线程局部变量的初始值，该方法是一个 protected 的方法，显然是为了让子类覆盖而设计的。这个方法是一个延迟调用方法，在线程第 1 次调用 get() 或 set(Object) 时才执行，并且仅执行 1 次。ThreadLocal 中的缺省实现直接返回一个 null。

值得一提的是，在 JDK5.0 中，ThreadLocal 已经支持泛型，该类的类名已经变为 ThreadLocal<T>。API 方法也相应进行了调整，新版本的 API 方法分别是 void set(T value)、T get() 以及 T initialValue()。

ThreadLocal 如何为每一个线程维护变量的副本？思路很简单：在 ThreadLocal 类中有一个 Map，用于存储每一个线程的变量副本，Map 中元素的键为线程对象，而值对应线程的变量副本。

二、用法

1️⃣线程共享变量缓存如下：Thread.ThreadLocalMap<ThreadLocal, Object>;

Thread：当前线程，可以通过 Thread.currentThread() 获取。
ThreadLocal：static ThreadLocal 变量。
Object：当前线程共享变量。

调用 ThreadLocal.get() 时，实际上是从当前线程中获取 ThreadLocalMap<ThreadLocal, Object>，然后根据当前 ThreadLocal 获取当前线程共享变量 Object。ThreadLocal.set，ThreadLocal.remove 实际上是同样的道理。

2️⃣这种存储结构的好处：

线程死去的时候，线程共享变量 ThreadLocalMap 则销毁。
ThreadLocalMap<ThreadLocal,Object> 键值对数量为 ThreadLocal 的数量，一般来说 ThreadLocal 数量很少。相比在 ThreadLocal 中用 Map<Thread, Object> 键值对存储线程共享变量(Thread 数量一般来说比 ThreadLocal 数量多)，性能提高很多。

3️⃣关于ThreadLocalMap<ThreadLocal, Object>弱引用问题：

当线程没有结束，但是 ThreadLocal 已经被回收，则可能导致线程中存在ThreadLocalMap<null, Object> 的键值对，造成内存泄露。(ThreadLocal 被回收，ThreadLocal 关联的线程共享变量还存在。)

虽然 ThreadLocal 的 get/set 方法可以清除 ThreadLocalMap 中 key 为 null 的 value，但是 get/set 方法在内存泄露后并不会必然调用，所以为了防止此类情况的出现，有两种手段：

使用完线程共享变量后，显示调用 ThreadLocalMap.remove 方法清除线程共享变量。
JDK 建议 ThreadLocal 定义为 private static，这样 ThreadLocal 的弱引用问题则不存在了。

//ThreadLocal用法
public class MyThreadLocal {
    private static final ThreadLocal<Object> threadLocal = new ThreadLocal<Object>() {
    //ThreadLocal没有被当前线程赋值时或当前线程刚调用remove方法后调用get方法，返回此方法值
        @Override
        protected Object initialValue() {
            System.out.println("调用get()时，当前线程共享变量没有设置，调initialValue获取默认值");
            return null;
        }
    };

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new MyIntegerTask("IntegerTask1")).start();
        new Thread(new MyStringTask("StringTask1")).start();
        new Thread(new MyIntegerTask("IntegerTask2")).start();
        new Thread(new MyStringTask("StringTask2")).start();
    }

    public static class MyIntegerTask implements Runnable {
        private String name;
        MyIntegerTask(String name) {
            this.name = name;
        }
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                // ThreadLocal.get方法获取线程变量
                if (null == MyThreadLocal.threadLocal.get()) {
                    // ThreadLocal.et方法设置线程变量
                    MyThreadLocal.threadLocal.set(0);
                    System.out.println("线程" + name + ": 0");
                } else {
                    int num = (Integer) MyThreadLocal.threadLocal.get();
                    MyThreadLocal.threadLocal.set(num + 1);
                    System.out.println("线程" + name + ":" + MyThreadLocal.threadLocal.get());
                    if (i == 3) {
                        MyThreadLocal.threadLocal.remove();
                    }
                }
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public static class MyStringTask implements Runnable {
        private String name;
        MyStringTask(String name) {
            this.name = name;
        }
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                if (null == MyThreadLocal.threadLocal.get()) {
                    MyThreadLocal.threadLocal.set("a");
                    System.out.println("线程" + name + ":a");
                } else {
                    String str = (String) MyThreadLocal.threadLocal.get();
                    MyThreadLocal.threadLocal.set(str + "a");
                    System.out.println("线程" + name + ":" + MyThreadLocal.threadLocal.get());
                }
                try {
                    Thread.sleep(800);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

结果如下：

调用get方法时，当前线程共享变量没有设置，调用initialValue获取默认值！
线程IntegerTask1: 0
调用get方法时，当前线程共享变量没有设置，调用initialValue获取默认值！
调用get方法时，当前线程共享变量没有设置，调用initialValue获取默认值！
线程IntegerTask2: 0
线程StringTask1: a
调用get方法时，当前线程共享变量没有设置，调用initialValue获取默认值！
线程StringTask2: a
线程StringTask1: aa
线程StringTask2: aa
线程IntegerTask1: 1
线程IntegerTask2: 1
线程StringTask1: aaa
线程StringTask2: aaa
线程IntegerTask1: 2
线程IntegerTask2: 2
线程StringTask2: aaaa
线程StringTask1: aaaa
线程IntegerTask1: 3
线程IntegerTask2: 3
线程StringTask1: aaaaa
线程StringTask2: aaaaa
调用get方法时，当前线程共享变量没有设置，调用initialValue获取默认值！
线程IntegerTask1: 0
调用get方法时，当前线程共享变量没有设置，调用initialValue获取默认值！
线程IntegerTask2: 0

ThreadLocal的原理及用法

ThreadLocal的原理及用法

一、ThreadLocal原理

二、用法