小白都能看的懂的ThreadLocal详解
最近有小伙伴，想让我写篇博客，来总结下关于ThreadLocal的内容。ThreadLocal也是一个比较高频的面试知识点了吧，之前关于ThreadLocal的内容一直躺在我的印象笔记里，那么今天我就写篇博客讲解下ThreadLocal的基本原理。
概述
废话不多说，学习之前先要知道ThreadLocal是干啥的。能帮我们干什么？为什么平时会使用到ThreadLocal。
ThreadLocal和synchronized一样，都是用来解决线程安全问题的。只不过ThreadLocal和synchronized解决线程安全问题的解决方案不同：synchronized是通过牺牲时间解决线程安全问题，ThreadLocal是通过牺牲空间解决线程安全问题。
关于synchronized，想必大家都很清楚了，我就不赘述了。如果使用synchronized修饰，那么同一时刻只有一个线程去操作数据，此时肯定是线程安全的，因为只有一个线程操作。但是其他获取不到资源的线程就要阻塞挂起，直到别人释放资源，才能去获取资源操作数据。但是挂起线程或者唤醒线程都会使CPU会从用户态切换到内核态，比较浪费性能。
ThreadLocal基本用法
并且使用ThreadLocal保证线程安全，使用起来也很简单，如果想放到ThreadLocal一个int值，例子如下：
ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<>();
threadLocal .set(1);//存储值到ThreadLocal
threadLocal .get();//从ThreadLocal获取值，返回1
那么他的原理是什么呢？
上面说到ThreadLocal是牺牲空间解决线程安全问题，那么他到底是怎么解决的呢？
ThreadLocal原理分析
其实，每个线程都对应了一个ThreadLocal，那么想一下我们如果将数据存储到ThreadLocal这个对象中，那么岂不是就解决了线程安全问题（因为每个线程都对应了自己的ThreadLocal，那么每个线程都操作自己的ThreadLocal不就不会产生线程安全问题了）。
其实真正存储数据的并不是ThreadLocaMap这个类，而是ThreadLocal的一个静态内部类ThreadLocalMap，这个东西类似一个Map，但是又有一些不一样，接下来会详细讲述。
上边就是ThreadLocal的基本原理了，那么到底具体是咋做的呢？想学会，看源码是必不可少的。come on！！
ThreadLocal最常用的方法就是
public T get();//获取ThreadLocal存储的数据，T是泛型，表示返回的结果类型
public void set(T value);//向ThreadLocal存储数据，其中T类型的value表示想要存储的数据
ThreadLocal的set()方法
首先，来看看ThreadLocal的set()操作，看看ThreadLocal是如何帮我们将数据存储在每个线程内的。
当我们家调用了set方法，会发生什么呢？set方法源码如下：
public void set(T value) {
//获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
//根据当前线程获取ThreadLocalMap
//ThreadLocalMap是ThreadLocal的一个静态内部类，下边会讲，可以暂时理解成一个HashMap（是暂时哦~~）
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
//map不是null的话（已经初始化）就调用ThreadLocalMap的get()方法将这个value设置进去。
//注意！！！！此时的值时value，键是this，this表示这个对象，也就是调用set方法的TheadLocal对象
map.set(this, value);
else
//如果为空，就去初始化一个map
createMap(t, value);
}
然后看上边源码第三行的getMap方法：
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
可以看到返回一个ThreadLocalMap，返回的是一个Thread的变量threadLocals，那么近Thread类看看：
这也证明了我们上边的所说的原理。
不知道大家是不是被转晕了，总结一下：
- 当我们调用ThreadLocal的set方法之后，会先根据当前的线程获取一个ThreadLocalMap对象（每个Thread都对应一个ThreadLocalMap）；
- 如果这个map不是空的话，就将数据存储到这个Map，其中key是这个ThreadLocal对象，value就是我们想要存储的值。
ThreadLocal的get()方法
如果理解了上边的set方法，那么get方法就是洒洒水的事情。
老规矩，上源码：
public T get() {
//获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
//根据当前线程获取ThreadLocalMap
//ThreadLocalMap是ThreadLocal的一个静态内部类，下边会讲，可以暂时理解成一个HashMap（是暂时哦~~）
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
//调用ThreadLocalMap的get()方法获取数据
//注意此时get()方法内的参数是this，也就是当前调用get方法的ThreadLocal对象
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
return setInitialValue();
}
原理和set()方法是一样的：
- 当我们调用ThreadLocal的get方法之后，会先根据当前的线程获取一个ThreadLocalMap对象（每个Thread都对应一个ThreadLocalMap）；
- 调用ThreadLocaMap的get方法根据当前的ThreaLocal对象获取数据。
总结
那么ThreadLocal的原理就讲完了，存数据的时候让当前ThreadLocal对象作为一个key存到ThreadLocalMap中，获取数据的时候再从ThreadLocalMap中根据当前的ThreadLocal对象获取数据。因为同一个线程只对应一个ThreadLocalMap，所以他是线程安全的。
那么ThreadLocalMap是何方神圣呢？
ThreadLocalMap原理
上面只是说了类似一个HashMap，又有点不同，那么是哪里不同呢？
类似于HashMap，ThreadLocalMap中存储数据的也是一个entry数组。其他地方都是类似的，只有一个地方需要注意，就是这个entry类继承了弱引用，废话不多说，直接上源码：
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
Object value;
//entry类的构造函数
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
补充：如果一个对象引用是一个弱引用，那么在发生GC的时候该弱引用引用的对象就会被回收掉。
如果一个引用是一个强引用，那么即使发生OOM也不会被回收。
此时Entry对象中的key是一个弱引用，那么为什么设置成一个弱引用呢，这就跟我们经常说的内存泄漏有着很大的关联了？
内存泄漏
试想一下，如果ThreadLocalMap中的ThreadLocal使用强引用，那么此时对于一个ThreadLocal对象就会存在两个强引用。由于ThreadLocalMap中还存在一个该对象的强引用，即使原来的对象引用失效的时候，这个ThreadLocal对象也不会被回收。
但是如果使用弱引用的话，如果ThreadLocal的对象引用失效了，此时发生GC，因为ThreadLocalMap中使用弱引用，所以个对象会被回收。
但是这产生了另一个问题，因为我们ThreadLocalMap中的数据是以ThreadLocal为key进行存储的，获取数据也是根据这个ThreadLocal获取，如果发生GC，这个ThreadLocal对象被回收了（value不是弱引用，不会被回收），那么这个value我们就获取不到了，产生了内存泄漏。
这可如何是好呀？
-
很显然我们还没有达到开发JDK的程度，JDK也想到了这个问题，当我们调用set()或者get()方法的时候，会帮我们自动清除掉为null的键值对，此时就避免了内存泄漏的情况。
-
但是我们不可能总是调用set或者get方法吧，还可以在使用ThreadLocal完成之后，调用ThreadLocal的remove()方法，这个方法会将存在ThreadLocalMap的数据移除，这样就不会由于GC之后ThreadLocal被回收造成的内存泄漏问题了。
-
另外一个避免内存泄漏的方法就是将ThreadLocal用static修饰，设置成静态的，这样就不会被GC掉，一直可以通过ThreadLocal对象获取到map中的数据。
项目应用
我的分布式电商项目中，不是使用ThreadLocal来解决线程安全问题的，而是利用了存在ThreadLocal中的数据在一个线程执行的任意时刻都能获取到的特性。
我们的许多模块都需要登录才能操作，比如订单模块。像下单这种操作必须使用到当前登陆的用户信息，当人可以存储在session中，用的时候去获取。但是如果service层想要使用呢？存在session的数据必须在controller层就获取到，如果service想使用，必须每次用的时候在controller获取，然后再作为参数传到service层，这样显然太麻烦。
我再项目中写了一个拦截器，通过session判断用户登录信息，然后将用户信息存储在ThreadLoca中，下次在service中用的时候就可以使用ThreadLocal获取数据了，因为从拦截器->controller->service都是一个线程，可以获取到。
线程是使用线程池获取，所以很可能造成内存泄漏，那么如何解决内存泄漏呢？
我使用static进行修饰，这样ThreadLocal对象就永远不会被回收，并且在类中只存在一个对象。下个用户使用同一个线程的时候，就会覆盖掉原来的数据。这样我们的系统的并发有多少，那么内存中就会有多少个ThreadLocal对象，还是可以接受的。