简介

ThreadLocal是线程局部变量。这些变量不同于它们的正常对应变量，因为每个访问一个（通过它的 get 或 set 方法）的线程都有它自己的、独立初始化的变量副本。

只要线程处于活动状态并且 ThreadLocal 实例可访问，每个线程都持有对其线程局部变量副本的隐式引用；在线程消失后，它的所有线程本地实例副本都将受到垃圾回收（除非存在对这些副本的其他引用）

原理

ThreadLocal的实现原理，每一个Thread维护一个ThreadLocalMap，key为使用弱引用的ThreadLocal实例，value是真正需要存储的 Object。也就是说 ThreadLocal 本身并不存储值，它只是作为一个 key 来让线程从 ThreadLocalMap 获取 value

ThreadLocal内部有一个内部类，名为ThreadlocalMap,ThreadlocalMap中又有一个内部类名为Entry,Entry类定义如下：

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
    /** The value associated with this ThreadLocal. */
    Object value;

    Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
        super(k);
        value = v;
    }
}

Entry继承WeakReference类，通过ThreadLocal<?>来当key值，

ThreadlocalMap中包含Entry数组，实现了Map的功能，Threadlocal中的threadLocalHashCode和数组容量减一的与运算来获得当前Threadlocal在Entry中下标。关于threadLocalHashCode如下：

  
/**
*ThreadLocal对象们依赖于附加到每个线程（Thread.threadLocals 和inheritableThreadLocals）的每线程线性探针哈希映射。 
*ThreadLocal 对象充当键，通过 threadLocalHashCode 进行搜索。这是一个自定义哈希码（仅在 ThreadLocalMaps 中有用），
*它消除了在相同线程使用连续构造的 ThreadLocals 的常见情况下的冲突，同时在不太常见的情况下保持良好行为
*/
private final int threadLocalHashCode = nextHashCode();
	

//下一个要给出的哈希码。原子更新。从零开始。
private static AtomicInteger nextHashCode =
      new AtomicInteger();

  /**
   * 连续生成的哈希码之间的差异 - 将隐式顺序线程本地 ID 转换为接近最佳传播的乘法哈希值，用于二次幂大小的表
   */
  private static final int HASH_INCREMENT = 0x61c88647;

  /**
   * Returns the next hash code.
   */
  private static int nextHashCode() {
      return nextHashCode.getAndAdd(HASH_INCREMENT);
  }

每个线程内部都有一个ThreadLocalMap的局部变量，用于保存自己线程中的Threadlocal变量，定义如下：

1	ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

set流程

当我们新建了Threadlocal对象，并进行set时,

public void set(T value) {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
        map.set(this, value);
    } else {
        createMap(t, value);
    }
}

首先获得当前线程的threadLocals对象即ThreadLocalMap，如果map为空则新建，否则直接进行set

map初始化如下：

void createMap(Thread t, T firstValue) {
    t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}


ThreadLocalMap(ThreadLocal<?> firstKey, Object firstValue) {
    	//INITIAL_CAPACITY默认大小为16
       table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
    	//当前threadlocal的哈希码与Entry数组大小进行与运算获得应该存储的下标
       int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);
       table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);
       size = 1;
       setThreshold(INITIAL_CAPACITY);
}

内存泄漏

内存泄露

内存泄露为程序在申请内存后，无法释放已申请的内存空间，一次内存泄露危害可以忽略，但内存泄露堆积后果很严重，无论多少内存,迟早会被占光，

广义并通俗的说，就是：不再会被使用的对象或者变量占用的内存不能被回收，就是内存泄露。

强引用与弱引用

强引用，使用最普遍的引用，一个对象具有强引用，不会被垃圾回收器回收。当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不回收这种对象。

如果想取消强引用和某个对象之间的关联，可以显式地将引用赋值为null，这样可以使JVM在合适的时间就会回收该对象。

弱引用，JVM进行垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收被弱引用关联的对象。在java中，用java.lang.ref.WeakReference类来表示。可以在缓存中使用弱引用。

ThreadLocal 内存泄漏的原因

从上图中可以看出，hreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作为key，如果一个ThreadLocal不存在外部强引用时，Key(ThreadLocal)势必会被GC回收，这样就会导致ThreadLocalMap中key为null，而value还存在着强引用，只有thead线程退出以后,value的强引用链条才会断掉。

但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。

为什么使用弱引用而不是强引用？？

key 使用强引用

当hreadLocalMap的key为强引用回收ThreadLocal时，因为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

当ThreadLocalMap的key为弱引用回收ThreadLocal时，由于ThreadLocalMap持有ThreadLocal的弱引用，即使没有手动删除，ThreadLocal也会被回收。当key为null，在下一次ThreadLocalMap调用set(),get()，remove()方法的时候会被清除value值。

总结

由于Thread中包含变量ThreadLocalMap，因此ThreadLocalMap与Thread的生命周期是一样长，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。