Java 线程之ThreadLocal的应用场景及原理

1.ThreadLocal是什么呢？

　　ThreadLocal与并发问题相关，每个ThreadLocal能够存放一个线程级别的变量，而它本身又能被多个线程共享使用，并且绝对的线程安全（数据隔离），它本身是为线程安全和某些特定场景的问题而设计的。说到这是不是有点迷惑，反正笔者刚了解的ThreadLocal的时候是相当的迷惑，既然这个变量被多线程共享，怎么又说到数据隔离了呢，如果数据隔离的话，不要让线程共享变量不就行了。其实，所说的共享只是共享一个变量引用而已，并不是共享里面的数据，里面的数据是分开存储的和访问的，所以实现了数据的隔离。比如你哥哥结婚了，你们还住在一个房子里，但是你哥的媳妇始终是你哥的，永远不可能是你的。房子就像一个ThreadLocal变量，你和哥哥是两个线程，你嫂子是数据，并且只属于你哥哥。这下该清楚了吧。

　　很多人只是将它作为一种传参的工具，方法调用的时候，最初可能没有想那么多，有多少个参数就传递多少个参数，当发现某个方法需要增加一个参数时，我们总不能直接添加参数吧，如果你非要改，那你改个试试。针对这个问题，可以通过ThreadLocal的方式很方便的进行参数传递。注意使用的时候明白它的出口和入口是可控的，否则很容易造成内存泄漏。

2.应用场景

　　为了说明ThreadLocal的应用场景。我们来看一个框架的样例。Spring的事务管理器通过AOP切入业务代码，在进入业务代码前，会依据相应的事务管理器提取出相应的事务对象，假如事务管理器是DataSourceTransactionManager，就会从DataSource中获取一个连接对象，通过一定的包装后将其保存在ThreadLocal中。而且Spring也将DataSource进行了包装，重写了当中的getConnection()方法，或者说该方法的返回将由Spring来控制，这样Spring就能让线程内多次获取到的Connection对象是同一个。
　　为什么要放在ThreadLocal里面呢？由于Spring在AOP后并不能向应用程序传递參数。应用程序的每一个业务代码是事先定义好的，Spring并不会要求在业务代码的入口參数中必须编写Connection的入口參数。此时Spring选择了ThreadLocal，通过它保证连接对象始终在线程内部，不论什么时候都能拿到，此时Spring很清楚什么时候回收这个连接，也就是很清楚什么时候从ThreadLocal中删除这个元素。

　　从Spring事务管理器的设计上能够看出。Spring利用ThreadLocal得到了一个非常完美的设计思路，同一时候它在设计时也十分清楚ThreadLocal中元素应该在什么时候删除。由此，我们简单地觉得ThreadLocal尽量使用在一个全局的设计上。而不是一种打补丁的间接方法。

3.使用方式

public class ThreadLocalTest {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            final Integer num = i;       
            final String name = "sun"+i;
            new Thread(){
                public void run(){
                    try {
                        a.setId(num);
                        a.setname(name);
                        Thread.sleep(5000);
                        a.display();
                    } catch (InterruptedException e) {

                    } finally {
                        a.clear();
                    }

                }

            }.start();
        }
    }

}

class A{

    public static ThreadLocal<String> name = new ThreadLocal<>();

    public static ThreadLocal<Integer> id = new ThreadLocal<>();

    public void setname(String name){
        A.name.set(name);
    }
    public void setId(Integer id){
        A.id.set(id);
    }

    public void display(){
        System.out.println("name: "+A.name.get()+"	"+"id: "+A.id.get());
    }

    public void clear() {
        A.name.remove();
        A.id.remove();
    }
}

//输出的结果
name: sun2    id: 2
name: sun0    id: 0
name: sun1    id: 1

通过输出结果可以看出，通过同一个ThreadLocal得到的变量是线程私有的。

4.源码分析（先放这占个位置，以后再更新，最近看源码都要看吐了。。。。）

　　接下来，分析一下ThreadLocal变量中最常用的方法set(),get(),remove()的源码，来看看它是如何做到线程私有的呢。

　　a）set()方法：

　　

　　方法很简单，首先获取了当前的线程，然后根据当前的线程获取了它的一个threadLocals变量，这个变量是ThreadLocalMap类型的。

 　　最后，如果map不存在则创建一个。

 　　b) get()方法。同样的套路，如果不存在数据则返回一个初始值。

　　

 　　c）remove()方法。详细的分析以后再补充。

 5.注意事项　　

  　　我们往ThreadLocal存的数据都会保存在线程的一个map中，如果线程不用了，那么存放的数据自然跟着销毁了。可是，像jvm中的线程是复用的，这就会出现一个问题，数据没用了，但是依然保存在内存中清理不掉，数据的生命周期变得不可预测，极端的情况与jvm的生命周期一致，这会造成严重的内存泄漏，进而导致内存溢出的情况。这是使用ThreadLocal的一个大坑。所以在使用过程中，一定要把ThreadLocal变量安排的明明白白，及时清理数据。

6.ThreadLocal与Synchronized的区别：

　　ThreadLocal和线程同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题。Synchronized利用锁机制，以时间换空间的方式，ThreadLocal则以空间换时间，用于线程间的数据隔离。