首先，看一張整體的結構圖，來幫助理解

什么是ThreadLocal

ThreadLocal用于創建線程局部變量，如果創建一個ThreadLocal變量，那么訪問這個變量的每個線程都會有這個變量的一個副本，在實際多線程操作的時候，操作的是自己本地內存中的變量，從而規避了線程安全問題

ThreadLocal的簡單使用

package test;public class ThreadLocalTest {static ThreadLocal<String> threadLocal= new ThreadLocal<>();public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(()->{//設置線程1的本地變量的值threadLocal.set("線程1");System.out.println(threadLocal.get());threadLocal.remove();System.out.println("after remove : " + threadLocal.get());});Thread t2 = new Thread(()->{//設置線程2的本地變量threadLocal.set("線程2");System.out.println(threadLocal.get());threadLocal.remove();System.out.println("after remove : " + threadLocal.get());});t1.start();t2.start();} }

輸出結果：

由此可知，雖然threadLocal為成員變量，即線程共享，但使用threadLocal在不用線程進行賦值、獲取等操作時，不同線程的操作互不相擾。
那么ThreadLocal是如何作為成員變量，卻能在實現多線程下數據不共享，作為線程局部變量？

ThreadLocal的原理

回到一開始的圖：

• ThreadLocal并不實際存儲數據，而是作為一個工具類，提供get、set方法根據當前線程用于操作當前線程中的實際數據
• 每個Thread（線程）中都持有一個ThreadLocal.ThreadLocalMap類型的成員變量，初始值為null。ThreadLocal的get、set方法實際上就是在操作這個成員變量。
• ThreadLocalMap持有一個Entry[]類型的成員變量table，類似JDK1.7的HashMap中的Entry[] table 可以類比學習
• Entry key為ThreadLocal<?>類型的的弱引用，value為Object類型的強引用

ThreadLocal的set()

public void set(T value) {//1、獲取當前線程（調用者線程）Thread t = Thread.currentThread();//2、獲取當前線程的ThreadLocalMap變量ThreadLocalMap map = getMap(t);//3、如果map不為null，就直接添加本地變量，key為當前定義的ThreadLocal變量的this引用，值為添加的本地變量值if (map != null)map.set(this, value);//4、如果map為null，說明首次添加，需要首先創建出對應的mapelsecreateMap(t, value); }ThreadLocalMap getMap(Thread t) {//獲取線程的threadLocalsreturn t.threadLocals; }void createMap(Thread t, T firstValue) {//創建線程的threadLocals, this為ThreadLocal<?>的引用t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); }

ThreadLocal的get()

在get方法的實現中，首先獲取當前調用者線程，如果當前線程的threadLocals不為null，就直接返回當前線程綁定的本地變量值，否則執行setInitialValue方法初始化threadLocals變量。在setInitialValue方法中，類似于set方法的實現，都是判斷當前線程的threadLocals變量是否為null，是則添加本地變量（這個時候由于是初始化，所以添加的值為null），否則創建threadLocals變量，同樣添加的值為null。
引用自：https://www.cnblogs.com/fsmly/p/11020641.html#_label0

public T get() {//1、獲取當前線程Thread t = Thread.currentThread();//2、獲取當前線程的threadLocals變量ThreadLocalMap map = getMap(t);//3、如果threadLocals變量不為null，就可以在map中查找到本地變量的值if (map != null) {ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);if (e != null) {@SuppressWarnings("unchecked")T result = (T)e.value;return result;}}//4、執行到此處，threadLocals為null，調用該更改初始化當前線程的threadLocals變量return setInitialValue(); }private T setInitialValue() {//protected T initialValue() {return null;}T value = initialValue();//獲取當前線程Thread t = Thread.currentThread();//以當前線程作為key值，去查找對應的線程變量，找到對應的mapThreadLocalMap map = getMap(t);//如果map不為null，就直接添加本地變量，key為當前線程，值為添加的本地變量值if (map != null)map.set(this, value);//如果map為null，說明首次添加，需要首先創建出對應的mapelsecreateMap(t, value);return value; }

ThreadLocal操作總結

根據上述源碼的分析可知：ThreadLocal最終操作的都是調用線程的ThreadLocalMap成員變量，因此不同線程使用同一個ThreadLocal成員變量互不相擾。
每個線程內部有一個ThreadLocal.ThreadLocalMap類型threadLocals的成員變量，該變量的類型為類似于HashMap，其中的key為當前定義的ThreadLocal變量的this引用，value為使用set方法設置的值。每個線程的本地變量存放在自己的本地內存變量threadLocals中，如果當前線程一直不消亡，那么這些本地變量就會一直存在（所以可能會導致內存溢出），因此使用完畢需要將其remove掉。

ThreadLocal使用不當造成內存泄漏問題

弱引用

弱引用（這里討論ThreadLocalMap中的Entry類的重點）：如果一個對象只具有弱引用，那么這個對象就會被垃圾回收器GC掉(被弱引用所引用的對象只能生存到下一次GC之前，當發生GC時候，無論當前內存是否足夠，弱引用所引用的對象都會被回收掉)。弱引用也是和一個引用隊列聯合使用，如果弱引用的對象被垃圾回收期回收掉，JVM會將這個引用加入到與之關聯的引用隊列中。若引用的對象可以通過弱引用的get方法得到，當引用的對象唄回收掉之后，再調用get方法就會返回null

ThreadLocalMap內部實際上是一個Entry數組：

• Entry是繼承自WeakReference（弱引用）的一個類。
• Entry的key是指向ThreadLocal的弱引用，value一般為強引用

當一個線程調用ThreadLocal的set方法設置變量的時候，當前線程的ThreadLocalMap就會存放一個記錄(Entry)，這個記錄的key值為ThreadLocal的弱引用，value就是通過set設置的值。
如果當前線程一直存在且沒有調用該ThreadLocal的remove方法，此時存在兩種情況：

• ThreadLocalMap之外存在ThreadLocal的引用：那么當前線程中的ThreadLocalMap中會存在對ThreadLocal變量的引用和value對象的引用，無法進行垃圾回收，導致這些本地變量一直存在，可能會出現內存溢出
• ThreadLocalMap之外不存在ThreadLocal的引用：因為ThreadLocalMap中的Entry的key使用的是ThreadLocal對象的弱引用，所以下一次垃圾回收時ThreadLocal（key）將被回收。此時ThreadLocalMap中就可能存在key為null但是value不為null的現象，出現內存泄漏。

因此每次使用完ThreadLocal，建議調用它的remove()方法，清除數據，避免內存泄漏

內存泄漏問題總結

ThreadLocalMap中的Entry的key使用的是ThreadLocal對象的弱引用，在沒有其他地方對ThreadLocal存在依賴時，ThreadLocalMap中的ThreadLocal對象（即key）就會被回收，而如果其他地方存在ThreadLocal的引用則不會被回收。當key被回收時，Map中就可能存在key為null但是value不為null的現象，出現內存泄漏。

因此每次使用完ThreadLocal，建議調用它的remove()方法，清除數據，避免內存泄漏。

參考

• ThreadLocal
• Java中的ThreadLocal詳解
• TheadLocal 引起的內存泄露故障分析

總結

以上是生活随笔為你收集整理的一文搞懂ThreadLocal及相关的内存泄露问题的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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