参考:ThreadLocal与WeakReference
线程封闭
当访问共享的可变数据时，通常需要使用同步；一种避免使用同步的方式就是不共享数据；如何数据仅仅被一个线程访问，就不需要同步，该技术就是线程封闭。
ThreadLocal就是其中一种实现。
ThreaLocal常见使用
线程池:由于JDBC连接对象不一定是线程安全的，因此，当多个线程在没有协同的情况下使用全局变量时，就不是线程安全的。通过将JDBC的连接保存到ThreadLocal对象中，每个线程都拥有属于自己的连接。
private static ThreadLocal connectionHolder = new
ThreadLocal() {
@Override
protected Connection initialValue() {
return DriverManager.getConnection("");
}
};
public static Condition getConnection() {
return connectionHolder.get();
}
除此之外，Spring等各种框架大量使用了ThreadLocal(使用它来保存上下文)。
原理
Thread
在Thread对象中有一个变量(钩子)，保存Map对象。�
/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
* by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
当你调用ThreadLocal中的set方法时就会生成一个Map对象，把这个Map对象赋值给Thread对象。
ThreadLocal
设值
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value); // 以ThreadLocal对象作为key设值
else
createMap(t, value);
}
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
取值
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();
}
private T setInitialValue() {
T value = initialValue();
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
return value;
}
protected T initialValue() { // 该方法可以重新设置初始化值
return null;
}
ThreadLocal本质上是给每个线程绑定一个Map对象，该Map对象key是ThreadLocal本身，value是要设置的值；这样每个value就仅仅可以被该线程自己访问到，外部其他线程不会访问到该对象，实现了线程安全。
Thread与ThreadLocal关系
Thread和ThreadLocal之间有着很紧密的关系，Thread中的Map持有ThreadLocal对象(以它作为key)。
| Thread | ThreadLocal |
|---|---|
| 死亡 | 死亡 |
| 存活 | 存活 |
| 存活 | 死亡 |
| 死亡 | 存活 |
当两者之间都已经死亡时，自然会被GC回收；当两者都“存活”时，GC不会回收它们；那么当Thread或ThreadLocal两者之间一个“死亡”时情况是什么样呢。
Thread死亡
当Thread死亡时，线程中Map也不存在了，因为Map被回收，Map中保存的key、value也会根据是否还被引用来决定是否被回收，不会导致内存泄露。
ThreadLocal死亡
当ThreadLocal死亡时，线程依然存活，Map还在，但是Map中一个以该ThreadLocal为key的Entry需要失效，该Entry中的key和value应该被GC。
为了实现这一点，ThreadLocal中的Entry实现:
static class Entry extends WeakReference> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
这样，当ThreadLocal死亡时，因为Entry中key是弱引用，GC依然会回收该对象，不会导致内存泄露。
而Entry中该key对应value的回收是通过下列方法实现的:
private boolean cleanSomeSlots(int i, int n) {
boolean removed = false;
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
do {
i = nextIndex(i, len);
Entry e = tab[i];
if (e != null && e.get() == null) { // e.get() point
n = len;
removed = true;
i = expungeStaleEntry(i);
}
} while ( (n >>>= 1) != 0);
return removed;
}
expungeStaleEntry方法中:
e.value = null; // value set null
tab[i] = null;
size--;
通过该方法把value设置为null，以便在下次GC时能够及时回收该对象；ThreadLocal死亡时不会导致内存泄露。
注意
当前很多技术都是使用的线程池技术，线程不会频繁的创建销毁，那么存在一种可能性，比如线程池中一个线程拿到全局ThreadLocal对象并设置了一个很大的字符串对象，使用过后没有remove操作，那么由于线程和ThreadLocal都是存活的，那么该字符串对象是不会被回收的，导致内存泄露，所以当使用完毕后线程最好调用ThreadLocal中的remove方法，及时移除该对象，防止不必要的内存损耗。