谈一谈不常见却又不可少的ThreadLocal

在写ThreadLocal之前，需要先巩固下一点相关知识：Java内存模型及共享变量的可见性。

内存模型中所有变量存储在主内存中，当一个线程中要使用某个变量时，需要从主内存复制该变量到其线程内才能操作，此时线程中操作的是主内存变量的副本，操作完成后再刷回主内存。刷回的实质就是变量赋值

如果多个线程访问同一个变量时，每个线程都具有一个副本，操作完毕后都会刷回主内存，刷回时间存在先后，则赋值有先后，当然后者会覆盖前者，这是造成可见性问题的次要原因。

引入以上知识点后，再来说明ThreadLocal。一个线程想使用某个变量，于是从主内存复制该共享变量到线程内部中。使用完毕后想再下次再次使用该变量时，得到的变量副本是上次使用的副本，而不是从主内存的变量再次复制过来的副本，并且不想让其他线程影响到该变量。这就是ThreadLocal的目的,其实现不是通过共享变量这种方式实现的，详细内容下面介绍

目的很明确，但是身处JAVA内存模型中要遵循内存模型规范，下面看看JDK是如何即满足内存模型规范，又满足ThreadLocal目的。

满足内存模型

这点很简单，就是你该怎么样还怎么样，仍然受你管辖，该复制就复制，该刷回就刷回，不可见还是会造成不可见。

满足ThreadLocal目的

多个线程都能访问的变量才叫共享变量，如果控制变量的访问方式，使其他线程线程不能访问就可以了。控制方式就是将线程与变量的一一对应，将该变量的访问入口控制到只有该线程即可，JDK中的做法就是让线程持有这个变量（绑定到线程本身）

线程可以绑定变量，但是并不知道需要绑定多少个，于是将这个存储功能还是交给专门的数据结构—>Map。并且还专门设计了一个用来访问这个Map的工具，这个工具就是ThreadLocal。并且这个Map的key为ThreadLocal实例的引用地址，value存储真正的变量。

这样设计就到达目的了。ThreadLocal构建时接收个泛型告诉你存储的变量是一个对象类型。

 

ThreadLocal设计

核心Map设计

static class ThreadLocalMap {
    static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
        /** The value associated with this ThreadLocal. */
        Object value;

        Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
            super(k);
            value = v;
        }
    }
...
}

这里Map的Entry被设计为弱引用。

内存存储图示如下

弱引用WeakReference

WeakReference是Java语言规范中为了区别直接的对象引用（程序中通过构造函数声明出来的对象引用）而定义的另外一种引用关系。WeakReference标志性的特点是：reference实例不会影响到被应用对象的GC回收行为（即只要对象被除WeakReference对象之外所有的对象解除引用后，该对象便可以被GC回收），只不过在被对象回收之后，reference实例想获得被应用的对象时程序会返回null。

这里使用弱引用的原因：ThreadLocal目的就是达到变量只能自己访问别的线程不能访问的目的，Map设计的key为ThreadLocal实例的引用地址，value为变量，当线程存在而ThreadLocal实例被回收时，Map中的value还是存在的（原因后续说明）致使该变量的可达性分析失败，从而导致此阶段的内存泄露。当设计为弱引用后，如果key被销毁了（强引用销毁），那么value就处于可被回收状态，从而避免内存泄露。

临时内存泄露图示