首先通过问题去看源码
- ThreadLocal通过空间换取线程变量安全的说法正确吗
- ThreadLocal为什么说会存在内存泄漏
- ThreadLocal、ThreadLocalMap、Thread 三者之间的关系
ThreadLocal源码
以下是抽取的ThreadLocal源码关键部分
public class ThreadLocal<T> {
public ThreadLocal() {
}
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
//这个ThreadLocalMap 来源于Thread.currentThread，因此该Map是和Thread绑定的
ThreadLocalMap map = getMap(t);
//此处是Thread 中ThreadLocalMap的懒加载模式
if (map != null)
//这里设置的是ThreadLocal对象和value的映射
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
public T get() {
Thread t = Thread.currentThread();
//这个ThreadLocalMap 来源于Thread.currentThread，因此该Map是和Thread绑定的
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
// 如果没有查找到结果值，就设置并返回初始化值对象
return setInitialValue();
}
private T setInitialValue() {
T value = initialValue();
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
return value;
}
protected T initialValue() {
return null;
}
public void remove() {
ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
if (m != null)
m.remove(this);
}
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
static ThreadLocalMap createInheritedMap(ThreadLocalMap parentMap) {
return new ThreadLocalMap(parentMap);
}
static class ThreadLocalMap {
//类似于Map的实现，里面存放的是ThreadLocal和Thread的键值映射
//这个是弱引用实现的Entry 键值对对象类
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
}
}
1. ThreadLocal通过空间换取线程变量安全的说法正确吗
上面可以看到ThreadLocal类提供最几个关键的方法
public T get() { }
public void set(T value) { }
public void remove() { }
protected T initialValue() { }
先看下get方法的实现：
public T get() {
Thread t = Thread.currentThread();
//这个ThreadLocalMap 来源于Thread.currentThread，因此该Map是和Thread绑定的
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
//此处的key是this，看看this为key的有没有ThreadLocalMap.Entry
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
// 如果没有查找到结果值，就设置并返回初始化值对象
return setInitialValue();
}
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，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。
上面的每一句来仔细分析：
首先看一下getMap方法中做了什么：
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
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：
public class Thread implements Runnable {
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
}
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：
static class ThreadLocalMap {
//类似于Map的实现，里面存放的是ThreadLocal和Thread的键值映射
//这个是弱引用实现的Entry 键值对对象类
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
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：
private T setInitialValue() {
T value = initialValue();
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
return value;
}
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：
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
ThreadLocal是如何做到为每一个线程维护变量的副本的呢？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。因为每个变量中都有一个副本所以可以说线程安全的。但是有个小问题，如果value是一个引用类型的变量呢，那么那种情况下又将不是线程安全的。
ThreadLocal通过set（共享变量）然后再通过ThreadLocal方法get的是共享变量的引用！！！ 如果多个线程都在其执行过程中将共享变量加入到自己的ThreadLocal中，那就是每个线程都持有一份共享变量的引用副本，注意是引用副本，共享变量的实例只有一个。所以，ThreadLocal并没有解决线程间共享变量的访问的事儿的。想要控制共享变量在多个线程之间按照程序员想要的方式来进行，那是锁和线程间通信的事，和ThreadLocal没有关系。例子参考
总的来说：每个线程中都有一个自己的ThreadLocalMap类对象，可以将线程自己的对象保持到其中，各管各的，线程执行期间都可以正确的访问到自己的对象。
2. ThreadLocal为什么说会存在内存泄漏
ThreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作为key，如果一个ThreadLocal没有外部强引用来引用它，那么系统 GC 的时候，这个ThreadLocal势必会被回收，这样一来，ThreadLocalMap中就会出现key为null的Entry，就没有办法访问这些key为null的Entry的value，如果当前线程再迟迟不结束的话，这些key为null的Entry的value就会一直存在一条强引用链：Thread Ref -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry -> value永远无法回收，造成内存泄漏。
其实，ThreadLocalMap的设计中已经考虑到这种情况，也加上了一些防护措施：在ThreadLocal的get(),set(),remove()的时候都会清除线程ThreadLocalMap里所有key为null的value。
但是这些被动的预防措施并不能保证不会内存泄漏：
- 使用static的ThreadLocal，延长了ThreadLocal的生命周期，可能导致的内存泄漏（参考ThreadLocal 内存泄露的实例分析）。
- 分配使用了ThreadLocal又不再调用get(),set(),remove()方法，那么就会导致内存泄漏。
为什么使用弱引用
从表面上看内存泄漏的根源在于使用了弱引用。网上的文章大多着重分析ThreadLocal使用了弱引用会导致内存泄漏，但是另一个问题也同样值得思考：为什么使用弱引用而不是强引用？
下面我们分两种情况讨论：
- key 使用强引用：引用的ThreadLocal的对象被回收了，但是ThreadLocalMap还持有ThreadLocal的强引用，如果没有手动删除，ThreadLocal不会被回收，导致Entry内存泄漏。
-
key 使用弱引用：引用的ThreadLocal的对象被回收了，由于ThreadLocalMap持有ThreadLocal的弱引用，即使没有手动删除，ThreadLocal也会被回收。value在下一次ThreadLocalMap调用set,get，remove的时候会被清除。
比较两种情况，我们可以发现：由于ThreadLocalMap的生命周期跟Thread一样长，如果都没有手动删除对应key，都会导致内存泄漏，但是使用弱引用可以多一层保障：弱引用ThreadLocal不会内存泄漏，对应的value在下一次ThreadLocalMap调用set,get,remove的时候会被清除。
因此，ThreadLocal内存泄漏的根源是：由于ThreadLocalMap的生命周期跟Thread一样长，如果没有手动删除对应key就会导致内存泄漏，而不是因为弱引用。
3. ThreadLocal、ThreadLocalMap、Thread 三者之间的关系
从分析源码的过程中，我们很容易的看得出以下关系：
ThreadLocalMap 是 ThreadLocal 的内部类，Thread 中有个 ThreadLocalMap 成员变量 threadLocals
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