ThreadLocal数据结构，ThreadLocalMap中的key是弱引用，内存泄漏？场景

参考：

• https://www.zhihu.com/search?type=content&q=ThreadLocal%E5%8E%9F%E7%90%86
• https://zhuanlan.zhihu.com/p/167937566
• https://zhuanlan.zhihu.com/p/139857791

1.数据结构

• 原本以为是ThreadLocalMap在ThreadLocal中，key：threadId, value: 资源。
• 但不是的，正好相反。ThreadLocalMap在Thread中，key: ThreadLocal实例对象引用，value：资源。要不然怎么叫ThreadLocalMap呢，里面存储的key是ThreadLocal对象引用。
• 和HashMap不一样，HashMap解决key冲突是数组+链表；这里的ThreadLocalMap没有链表，解决key冲突：
• 当发现位置已经有元素时，继续向后寻找，直到找到null位置。

2.线程获取属于自己的资源的过程：

• 资源被ThreadLocal包装。
• 当线程去获取自己的那一份时，会先根据根据Thread对象获取Thread对象里的ThreadLocalMap，在根据this（即ThreadLocal本身）为key去获取对应的value。
• 由key(this ThreadLocal实例对象)去获取value过程：
  • ThreadLocal.threadLocalHashCode & (table.length-1) 得到桶的位置，获取Entry e。
• 即这个value是Thread对象的私有变量副本，随意修改。

public void set(T value) {
	Thread t = Thread.currentThread();
	ThreadLocalMap map = getMap(t);
	if (map != null)
	            map.set(this, value); else
	            createMap(t, value);
}
public T get() {
	Thread t = Thread.currentThread();
	ThreadLocalMap map = getMap(t);
	if (map != null) {
		ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
		if (e != null) {
			@SuppressWarnings("unchecked")
			                T result = (T)e.value;
			return result;
		}
	}
	return setInitialValue();
}

getMap方法：

ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
	return t.threadLocals;
}

3.为什么ThreadLocal是弱引用？

• 不是ThreadLocal是弱引用，是ThreadLocalMap中的key是弱引用。
• 防止内存泄漏。
• 弱引用对象：若这个对象没有强引用，那么gc时，就会将这个对象回收。
• 如果ThreadLocalMap中的key是强引用，那么如果我们把外面的ThreadLocal设置为null,但ThreadLocalMap中的key(ThreadLocal)仍指向堆内存中的ThreadLocal对象，那么外面ThreadLocal对象 = null, 就白设了，gc时不会回收它，内存泄漏。
• 如果ThreadLocalMap中的key是强引用，即new WeakReference<>(key)。当外面的设为null后，gc时会回收这个key对象。

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
	/** The value associated with this ThreadLocal. */
	Object value;
	Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
		super(k);
		value = v;
	}
}

图片来源：https://zhuanlan.zhihu.com/p/167937566

图片来源：https://zhuanlan.zhihu.com/p/139857791

4.内存泄漏？怎么预防

• 上面说到key是弱引用，当外面的强引用设为null, 且gc后，堆内存中的key就会被会后，key = null, 但此时value还在，key都没了，value又不能访问，还没有删除。造成内存泄漏；
• 每次set或get时，发现key是null，就删除Entry。但如果我再访问这些已经为null的key呢？
• JDK建议将ThreadLocal变量定义为private static，延长ThreadLocal生命周期，由于一直存在强引用，所以不会被回收。
• 然后remove它，防止内存泄漏

5.例子，场景？
两种场景：

• 每个线程需要自己单独实例

• 实例需要在多个方法中共享，但不希望多线程共享

• 数据库连接Connection

  • 每个线程里存放连接副本，线程间互不影响。

• 存储用户Session

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;
    }

• 解决多线程安全问题
• 比如Java7中的SimpleDateFormat不是线程安全的，可以用ThreadLocal来解决这个问题

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);
    }
}