深入理解ThreadLocal

ThreadLocal使用场景

1. 每个线程都需要维护一个自己专用的线程的上下文变量，比如jdbc连接，web应用中的session等。
2. 包装一个线程不安全的成员变量，给其提供一个线程安全的环境，同时避免对该对象的同步访问(synchronized)，比如Java里面的SimpleDateFormat是线程不安全的，所以在多线程下使用可以采用ThreadLocal包装，从而提供安全的访问。
3. 对于一些线程级别，传递方法参数有许多层的时候，我们可以使用ThreadLocal包装，只在特定地方set一次，然后不管在什么地方都可以随便get出来，从而巧妙了避免了多层传参。如果上下文信息的范围仅限于一个service，那么最好通过方法参数传递信息，而不是使用ThreadLocal。ThreadLocal适用于需要跨不同服务或在不同层中传递提供信息的情况，如果只被一个service使用，那么你的代码就会显得过于复杂。如果你有数据被AOP advice在不同对象使用，那么将这些数据放到threadlocal中可能是一种不错的方法。

ThreadLocal原理

在每个线程Thread内部有一个ThreadLocalMap，这是用来存储实际的变量副本的，键值key为当前ThreadLocal变量，value为变量副本。初始时，在Thread里面，ThreadLocalMap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ThreadLocalMap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ThreadLocalMap。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ThreadLocalMap里面查找。 一个Thread中只有一个ThreadLocalMap，一个ThreadLocalMap中可以有多个ThreadLocal对象，其中一个ThreadLocal对象对应一个ThreadLocalMap中的一个Entry（即一个Thread可以依附有多个ThreadLocal对象)。

ThreadLocal变量的存在周期

存储在ThreadLocal中的对象将一直附在该线程，直到显式删除为止.

正如javadoc中所说：

只要线程是活动的并且线程本地实例是可访问的，那么每个线程都持有对其线程本地变量副本的隐式引用。在线程消失之后，它的所有线程本地实例副本都将进入垃圾收集(除非存在对这些副本的其他引用)。

例如，如果您的服务在servlet容器中执行，那么当请求完成时，它的线程将返回到池中。如果您还没有清理线程的ThreadLocal变量内容，那么在线程处理下一个请求时该数据将继续存在。每个线程都是GC根节点，附加到线程的线程本地变量在线程结束后才会被垃圾回收。

ThreadLocal变量的清理

你可能希望为线程池中的线程清理线程本地变量，原因有两个:

• 防止内存(或其他资源)泄漏。
• 防止信息通过threadlocal从一个请求意外泄漏到另一个请求。

threadlocal内存泄漏通常在有界线程池中不是一个大问题，因为如果使用静态变量来保存threadlocal单例实例，threadlocal变量在线程被再次使用时最终都可能被覆盖，在线程池中，每个线程只泄漏(最多)一个实例(一个thread local值);但是，如果你不使用静态变量保存单例实例，程序可能会一次又一次地创建新ThreadLocal实例，线程本地值不会被覆盖，并且会在每个线程的threadlocal map中累积。这可能会导致严重的泄漏。即使ThreadLocal实例被回收，其关联的变量依然存在，看网上一幅图

图片来源：http://images2015.cnblogs.com/blog/500720/201509/500720-20150918023734289-147214397.png

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。JAVA的ThreadLocal对Key使用到了弱引用，但是为了保证不再内存泄露，在每次set.get的时候主动对key==null的entry做遍历回收。虽然不会造成内存泄露，但是因为只有在每次set，get的时候才会对entry做key==null的判断，从而释放内存，这并不能保证ThreadLocal不会发生内存泄漏，例如：

• 使用static的ThreadLocal，延长了ThreadLocal的生命周期，可能导致的内存泄漏。
• 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。

如果需要，您需要自己处理线程局部变量。唯一彻底的方法是调用ThreadLocal.remove()方法。要执行清理，通常需要确定线程在当前处理中完成的位置。例如，在servlet filter中，可以在线程返回到线程池之前删除threadlocal变量。您一般不会使用try-finally块，因为插入threadlocal对象的位置与清理它的位置相去甚远。假设您正在ka在webapp处理HTTP请求时创建/使用的线程局部变量，避免线程本地泄漏的一种方法是在webapp的ServletContext中注册一个ServletRequestListener，并实现该侦听器的requestDestroyed方法来清除当前线程的线程本地。注意，在这种情况下，您还需要考虑信息从一个请求泄漏到另一个请求的可能性。