ThreadLocal

ThreadLocal类用来提供线程内部的局部变量。这种变量在多线程环境下访问时，能保证各个线程的变量相对独立。ThreadLocal实例通常都是private static类型的，用于关联线程和线程上下文。

ThreadLocal变量在线程的生命周期内起作用，减少同一个线程内多个函数或组件之间一些公共变量传递的复杂度。

• 线程并发：在多线程并发场景下
• 传递数据：可以通过ThreadLocal在同一线程、不同组件中传递公共变量
• 线程隔离：每个线程的变量都是独立的，不会互相影响

常用API：

• public ThreadLocal()
• public void set(T value)，设置当前线程绑定的局部变量
• public T get()，获取
• public void remove()，移除
• public static <S> ThreadLocal<S> withInitial(Supplier<? extends S> supplier)，设置统一的初始化，该初始化所有线程可见

问题

public class Test1 {

    private String content;

    private String getContent() {
        return this.content;
    }

    private void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Test1 test = new Test1();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> {
                test.setContent(Thread.currentThread().getName() + "的数据");
                System.out.println("-----------------");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "----->" + test.getContent());
            }, "线程" + i).start();
        }
    }
}

输出异常的情况：

-----------------
-----------------
线程4----->线程4的数据
-----------------
线程3----->线程4的数据
-----------------
线程1----->线程4的数据
-----------------
线程2----->线程4的数据
线程0----->线程4的数据

对共享资源content的存取，发生异常。

除了使用锁或者原子类解决共享资源的使用问题，还可以使用ThreadLocal以线程隔离的方式解决。

public class Test1 {

//    private String content;
    ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    private String getContent() {
        return this.threadLocal.get();
    }

    private void setContent(String content) {
        threadLocal.set(content);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Test1 test = new Test1();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> {
                test.setContent(Thread.currentThread().getName() + "的数据");
                System.out.println("-----------------");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "----->" + test.getContent());
            }, "线程" + i).start();
        }
    }
}

输出

-----------------
-----------------
线程2----->线程2的数据
-----------------
线程1----->线程1的数据
线程0----->线程0的数据
-----------------
-----------------
线程4----->线程4的数据
线程3----->线程3的数据

1. ThreadLocal与synchronized

2. 应用场景

使用ThreadLocal修饰数据库连接，将数据库连接与线程一一对应。

优势：

• 传递数据，保存每个线程绑定的数据，在需要的地方直接获取，降低代码耦合度
• 线程隔离，各线程间的数据相互隔离，避免同步方式带来的性能损失

3. 原理

• ThreadLocal类中定义了一个ThreadLocalMap类，它与java.util.HashMap不尽相同
• 每个Thread类维护了一个ThreadLocalMap属性
• ThreadLocalMap中，key是ThreadLocal对象，value是ThreadLocal保存的值
• ThreadLocalMap中，每个Entry的key是一个弱引用，但是，value依然是强引用
• ThreadLocalMap使用简单的线性探测法处理hash冲突

强引用（Strong Reference）：通常我们通过new来创建一个新对象时返回的引用就是一个强引用，若一个对象通过一系列强引用可到达，它就是强可达的(strongly reachable)，那么它就不被回收。

弱引用（Weak Reference）：弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。

软引用（Soft Reference）：软引用和弱引用的区别在于，若一个对象是弱引用可达，无论当前内存是否充足它都会被回收，而软引用可达的对象在内存不充足时才会被回收，因此软引用要比弱引用“强”一些。

虚引用（Phantom Reference）：虚引用是Java中最弱的引用，那么它弱到什么程度呢？它是如此脆弱以至于我们通过虚引用甚至无法获取到被引用的对象，虚引用存在的唯一作用就是当它指向的对象被回收后，虚引用本身会被加入到引用队列中，用作记录它指向的对象已被回收。

ThreadLocalMap会随着Thread的结束而消亡，但是，线程池中的线程通常不会结束，这时，ThreadLocalMap会存在内存泄漏的风险。为了防止内存泄露的发生，有如下处理

• 在ThreadLocalMap中，getEntry方法在找不到key对应的Entry时，会去调用expungeStaleEntry方法，清理无效数据
• 在ThreadLocalMap中，set和remove方法也会调用expungeStaleEntry方法
• 保持一个良好的习惯，当你不需要这个ThreadLocal变量时，主动调用remove方法