前言
ThreadLocal，很多地方叫做线程本地变量，也有些地方叫做线程本地存储，其实意思差不多。可能很多朋友都知道ThreadLocal为变量在每个线程中都创建了一个副本，那么每个线程可以访问自己内部的副本变量。
深入解析ThreadLocal类
在上面谈到了对ThreadLocal的一些理解，那我们下面来看一下具体ThreadLocal是如何实现的。
先了解一下ThreadLocal类提供的几个方法：
public T get() { }
public void set(T value) { }
public void remove() { }
protected T initialValue() { }
get()方法是用来获取ThreadLocal在当前线程中保存的变量副本，
set()用来设置当前线程中变量的副本，
remove()用来移除当前线程中变量的副本，
initialValue()是一个protected方法，一般是用来在使用时进行重写的，它是一个延迟加载方法，下面会详细说明。
首先我们来看一下ThreadLocal类是如何为每个线程创建一个变量的副本的。
先看下get方法的实现：
第一句是取得当前线程，然后通过getMap(t)方法获取到一个map，map的类型为ThreadLocalMap。
然后接着下面获取到<key,value>键值对，注意这里获取键值对传进去的是 this（即当前ThreadLocal对象），而不是当前线程t。
如果获取成功，则返回value值。
如果map为空，则调用setInitialValue方法返回value。
我们上面的每一句来仔细分析：
首先看一下getMap方法中做了什么：
可能大家没有想到的是，在getMap中，是调用当期线程t，返回当前线程t中的一个成员变量threadLocals。
那么我们继续取Thread类中取看一下成员变量threadLocals是什么：
实际上就是一个ThreadLocalMap，这个类型是ThreadLocal类的一个内部类，我们继续取看ThreadLocalMap的实现：
可以看到ThreadLocalMap的Entry继承了WeakReference，并且使用ThreadLocal作为键值。
然后再继续看setInitialValue方法的具体实现：
很容易了解，就是如果map不为空，就设置键值对，为空，再创建Map，看一下createMap的实现：
至此，可能大部分朋友已经明白了ThreadLocal是如何为每个线程创建变量的副本的：
首先，在每个线程Thread内部有一个ThreadLocal.ThreadLocalMap类型的成员变量threadLocals，这个threadLocals就是用来存储实际的变量副本的，键值为当前ThreadLocal变量，value为变量副本（即T类型的变量）。
初始时，在Thread里面，threadLocals为空，当通过ThreadLocal变量调用get()方法或者set()方法，就会对Thread类中的threadLocals进行初始化，并且以当前ThreadLocal变量为键值，以ThreadLocal要保存的副本变量为value，存到threadLocals。
然后在当前线程里面，如果要使用副本变量，就可以通过get方法在threadLocals里面查找。
下面通过一个例子来证明通过ThreadLocal能达到在每个线程中创建变量副本的效果：
package test;
public class Test {
ThreadLocal<Long> longLocal = new ThreadLocal<Long>();
ThreadLocal<String> stringLocal = new ThreadLocal<String>();
public void set() {
longLocal.set(Thread.currentThread().getId());
stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());
}
public long getLong() {
return longLocal.get();
}
public String getString() {
return stringLocal.get();
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final Test test = new Test();
test.set();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
Thread thread1 = new Thread() {
public void run() {
test.set();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
};
};
thread1.start();
thread1.join();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
}
}
运行结果：
1
main
11
Thread-0
1
main
从这段代码的输出结果可以看出，在main线程中和thread1线程中，longLocal保存的副本值和stringLocal保存的副本值都不一样。最后一次在main线程再次打印副本值是为了证明在main线程中和thread1线程中的副本值确实是不同的。
总结一下：
1）实际的通过ThreadLocal创建的副本是存储在每个线程自己的threadLocals中的；
2）为何threadLocals的类型ThreadLocalMap的键值为ThreadLocal对象，因为每个线程中可有多个threadLocal变量，就像上面代码中的longLocal和stringLocal；
3）在进行get之前，必须先set，否则会报空指针异常；
4）如果想在get之前不需要调用set就能正常访问的话，必须重写initialValue()方法。
因为在上面的代码分析过程中，我们发现如果没有先set的话，即在map中查找不到对应的存储，则会通过调用setInitialValue方法返回i，而在setInitialValue方法中，有一个语句是T value = initialValue()， 而默认情况下，initialValue方法返回的是null。
ThreadLocal 存在的坑
1、没有先set或者重写initialValue方法时，直接get拿到的时null
如：
package test;
public class Test02 {
ThreadLocal<Long> longLocal = new ThreadLocal<Long>();
ThreadLocal<String> stringLocal = new ThreadLocal<String>();
public void set() {
longLocal.set(Thread.currentThread().getId());
stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());
}
public long getLong() {
return longLocal.get();
}
public String getString() {
return stringLocal.get();
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final Test02 test = new Test02();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
Thread thread1 = new Thread() {
public void run() {
test.set();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
};
};
thread1.start();
thread1.join();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
}
}
运行结果：
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at test.Test02.getLong(Test02.java:14)
at test.Test02.main(Test02.java:24)
在main线程中，没有先set，直接get的话，拿到的是个null，然后getLong方法返回的值是基本类型long，这个时候会进行自动拆箱，直接报空指针异常。
但是如果改成下面这段代码，即重写了initialValue方法：
package test;
public class Test03 {
ThreadLocal<Long> longLocal = new ThreadLocal<Long>() {
protected Long initialValue() {
return Thread.currentThread().getId();
};
};
ThreadLocal<String> stringLocal = new ThreadLocal<String>() {
protected String initialValue() {
return Thread.currentThread().getName();
};
};
public void set() {
longLocal.set(Thread.currentThread().getId());
stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());
}
public long getLong() {
return longLocal.get();
}
public String getString() {
return stringLocal.get();
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final Test03 test = new Test03();
//test.set();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
Thread thread1 = new Thread() {
public void run() {
//test.set();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
};
};
thread1.start();
thread1.join();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
}
}
运行结果：
1
main
8
Thread-0
1
main
2、在线程池环境下，由于线程是一直运行且复用的，使用ThreadLocal<T>时会出现这个任务看到上个任务ThreadLocal变量值以及内存泄露等问题
ThreadLocal<T>变量一般要声名成static类型，即当前线程中只有一个T类型变量的实例，线程内可共享该实例数据且不会出问题，如将其声名成非static，则一个线程内就存储多个T类型变量的实例，有点存储空间的浪费，一般很少有这样的应用场景。另外根据实际情况，ThreadLocal变量声名时也多加上private final关键词表明它时类内私有、引用不可修改。
在线程池环境下，由于线程是一直运行且复用的，使用ThreadLocal<T>时会出现这个任务看到上个任务ThreadLocal变量值以及内存泄露等问题，解决方法就是在当前任务执行完后将ThreadLocal变量remove或设置为初始值。
通过上面的分析，我们能够认识到ThreadLocal事实上是与线程绑定的一个变量，如此就会出现一个问题：假设没有将ThreadLocal内的变量删除（remove）或替换，它的生命周期将会与线程共存，如果不remove掉，很可能会出现内存泄漏的问题。
