摘抄自https://www.cnblogs.com/coderxx/p/12043764.html

ThreadLoal 变量，它的基本原理是，同一个 ThreadLocal 所包含的对象（对ThreadLocal< StringBuilder >而言即为 StringBuilder 类型变量），在不同的 Thread 中有不同的副本（实际上是不同的实例）:

因为每个 Thread 内有自己的实例副本，且该副本只能由当前 Thread 使用；
既然其它 Thread 不可访问，那就不存在多线程间共享的问题。

ThreadLocal 提供了线程本地的实例。它与普通变量的区别在于，每个使用该变量的线程都会初始化一个完全独立的实例副本。ThreadLocal 变量通常被private static修饰。当一个线程结束时，它所使用的所有 ThreadLocal 相对的实例副本都会被回收。

因此ThreadLocal 非常适用于这样的场景：每个线程需要自己独立的实例且该实例需要在多个方法中使用。

ThreadLocalMap与内存泄漏

在该方案中，Map 由 ThreadLocal 类的静态内部类 ThreadLocalMap 提供。该类的实例维护某个 ThreadLocal 与具体实例的映射。与 HashMap 不同的是，ThreadLocalMap 的每个 Entry 都是一个对 Key 的弱引用，这一点我们可以从super(k)可看出。另外，每个 Entry 中都包含了一个对 Value 的强引用。

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
  /** The value associated with this ThreadLocal. */
  Object value;

  Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
    super(k);
    value = v;
  }
}

之所以使用弱引用，是因为当没有强引用指向 ThreadLocal 变量时，这个变量就可以被回收，就避免ThreadLocal 因为不能被回收而造成的内存泄漏的问题。

但是，这里又可能出现另外一种内存泄漏的问题。ThreadLocalMap 维护 (key)ThreadLocal 变量与(value)具体实例的映射，当 ThreadLocal 变量被回收后，该映射的键变为 null，该 Entry 无法被移除。从而使得实例被该 Entry 引用而无法被回收造成内存泄漏。

注意：Entry是对 ThreadLocal 类型的弱引用，并不是具体实例的弱引用，因此还存在具体实例相关的内存泄漏的问题。

防止内存泄漏

对于已经不再被使用且已被回收的 ThreadLocal 对象，它在每个线程内对应的实例由于被线程的 ThreadLocalMap 的 Entry 强引用，无法被回收，可能会造成内存泄漏。

针对该问题，ThreadLocalMap 的 set 方法中，通过 replaceStaleEntry 方法将所有键为 null 的 Entry 的值设置为 null，从而使得该值可被回收。另外，会在 rehash 方法中通过 expungeStaleEntry 方法将键和值为 null 的 Entry 设置为 null 从而使得该 Entry 可被回收。

总结

ThreadLocal 并不解决线程间共享数据的问题
ThreadLocal 通过隐式的在不同线程内创建独立实例副本避免了实例线程安全的问题
每个线程持有一个 Map 并维护了 ThreadLocal 对象与具体实例的映射，该 Map 由于只被持有它的线程访问，故不存在线程安全以及锁的问题
ThreadLocalMap 的 Entry 对 ThreadLocal 的引用为弱引用，避免了 ThreadLocal 对象无法被回收的问题
ThreadLocalMap 的 set 方法通过调用 replaceStaleEntry 方法回收键为 null 的 Entry 对象的值（即为具体实例）以及 Entry 对象本身从而防止内存泄漏
ThreadLocal 适用于变量在线程间隔离且在方法间共享的场景