什麼是ThreadLocal變數

ThreadLoal 變數，執行緒區域性變數，同一個 ThreadLocal 所包含的物件，在不同的 Thread 中有不同的副本。這裡有幾點需要注意：

• 因為每個 Thread 內有自己的例項副本，且該副本只能由當前 Thread 使用。這是也是 ThreadLocal 命名的由來。
• 既然每個 Thread 有自己的例項副本，且其它 Thread 不可訪問，那就不存在多執行緒間共享的問題。

ThreadLocal 提供了執行緒本地的例項。它與普通變數的區別在於，每個使用該變數的執行緒都會初始化一個完全獨立的例項副本。ThreadLocal 變數通常被private static修飾。當一個執行緒結束時，它所使用的所有 ThreadLocal 相對的例項副本都可被回收。

總的來說，ThreadLocal 適用於每個執行緒需要自己獨立的例項且該例項需要在多個方法中被使用，也即變數線上程間隔離而在方法或類間共享的場景。

ThreadLocal實現原理

首先 ThreadLocal 是一個泛型類，保證可以接受任何型別的物件。

因為一個執行緒內可以存在多個 ThreadLocal 物件，所以其實是 ThreadLocal 內部維護了一個 Map ，這個 Map 不是直接使用的 HashMap ，而是 ThreadLocal 實現的一個叫做 ThreadLocalMap 的靜態內部類。而我們使用的 get()、set() 方法其實都是呼叫了這個ThreadLocalMap類對應的 get()、set() 方法。例如下面的 set 方法：

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

get方法：

    public T get() {   
        Thread t = Thread.currentThread();   
        ThreadLocalMap map 
 
= getMap(t);   
        if (map != null)   
            return (T)map.get(this);   
  
        // Maps are constructed lazily.  if the map for this thread   
        // doesn't exist, create it, with this ThreadLocal and its   
        // initial value as its only entry.   
        T value = initialValue();   
        createMap(t, value);   
        return value;   
    }   

createMap方法：

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

ThreadLocalMap是個靜態的內部類：

    static class ThreadLocalMap {   
    ........   
    }  

最終的變數是放在了當前執行緒的 ThreadLocalMap 中，並不是存在 ThreadLocal 上，ThreadLocal 可以理解為只是ThreadLocalMap的封裝，傳遞了變數值。

記憶體洩漏問題

實際上 ThreadLocalMap 中使用的 key 為 ThreadLocal 的弱引用，弱引用的特點是，如果這個物件只存在弱引用，那麼在下一次垃圾回收的時候必然會被清理掉。

所以如果 ThreadLocal 沒有被外部強引用的情況下，在垃圾回收的時候會被清理掉的，這樣一來 ThreadLocalMap中使用這個 ThreadLocal 的 key 也會被清理掉。但是，value 是強引用，不會被清理，這樣一來就會出現 key 為 null 的 value。

ThreadLocalMap實現中已經考慮了這種情況，在呼叫 set()、get()、remove() 方法的時候，會清理掉 key 為 null 的記錄。如果說會出現記憶體洩漏，那只有在出現了 key 為 null 的記錄後，沒有手動呼叫 remove() 方法，並且之後也不再呼叫 get()、set()、remove() 方法的情況下。

使用場景

如上文所述，ThreadLocal 適用於如下兩種場景

• 每個執行緒需要有自己單獨的例項
• 例項需要在多個方法中共享，但不希望被多執行緒共享

對於第一點，每個執行緒擁有自己例項，實現它的方式很多。例如可以線上程內部構建一個單獨的例項。ThreadLoca 可以以非常方便的形式滿足該需求。

對於第二點，可以在滿足第一點（每個執行緒有自己的例項）的條件下，通過方法間引用傳遞的形式實現。ThreadLocal 使得程式碼耦合度更低，且實現更優雅。

1）儲存使用者Session

一個簡單的用ThreadLocal來儲存Session的例子：

    private static final ThreadLocal threadSession = new ThreadLocal();

    public static Session getSession() throws InfrastructureException {
        Session s = (Session) threadSession.get();
        try {
            if (s == null) {
                s = getSessionFactory().openSession();
                threadSession.set(s);
            }
        } catch (HibernateException ex) {
            throw new InfrastructureException(ex);
        }
        return s;
    }

2）解決執行緒安全的問題

比如Java7中的SimpleDateFormat不是執行緒安全的，可以用ThreadLocal來解決這個問題：

public class DateUtil {
    private static ThreadLocal<SimpleDateFormat> format1 = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>() {
        @Override
        protected SimpleDateFormat initialValue() {
            return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        }
    };

    public static String formatDate(Date date) {
        return format1.get().format(date);
    }
}

這裡的DateUtil.formatDate()就是執行緒安全的了。(Java8裡的 是執行緒安全的，Joda time裡的DateTimeFormat也是執行緒安全的）。

參考：

http://www.jasongj.com/java/threadlocal/

http://java.jiderhamn.se/2012/01/29/classloader-leaks-iv-threadlocal-dangers-and-why-threadglobal-may-have-been-a-more-appropriate-name/