不知道大家有没有接触过ThreadLocal这个类，我还清楚的记得，自己当初第一次使用到这个类是缓存用户信息。刚开始学习java时，那个时候并没有想到什么分布式啊，单点登录（SSO），就使用ThreadLocal来保存用户一些全局信息，获取非常方便。那时，我只知道它是线程隔离的，非常好用，渐渐的，当它的身影出现越多的时候，对它的了解也就加深了一点，现在就让我们来领略一下ThreadLocal的魅力吧。
初始ThreadLocal
从类名来看，可以理解为线程本地化变量，那么它肯定就是线程安全的。在我们之前认识中，如果我们需要获得一个线程安全类，要么使用同步操作，要么就是加锁，或者使用更加高级的CAS操作。在这里，我想告诉大家，我们可以在不使用它们的情况下，获得一个线程安全的类，不信？大家都知道SimpleDateFormat是一个线程不安全的类，如果谁在并发环境中共享它，我相信大家都会鄙视的。咳咳，我当初就是被鄙视的一员，当然现在不会犯这么低级的错误了。SimpleDateFormat错误的用法：
public class SimpleDateFormatDemo {
private final static SimpleDateFormat format = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
for (int i = 0; i < 50; i++) {
int j = i;
executorService.execute(() -> {
Date parse = null;
try {
parse = SimpleDateFormatDemo.format.parse("2019-01-" + (j % 30));
} catch (ParseException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(parse);
});
}
executorService.shutdown();
}
}
大家别笑（^_^），当初我就写过这样的代码，虽然和此代码不同，但是会引起的问题是一样的。大家运行这段代码，应该都会遇到类似的错误：
java.lang.NumberFormatException: For input string: ""
java.lang.NumberFormatException: For input string: "2424E"
java.lang.NumberFormatException: multiple points
这是因为SimpeDateFormat不是线程安全的，当我们在多个线程共享此变量时，各个线程读取到不一致内部状态。大家试想一下，多个线程同时使用SimpleDateFormat，假如某个线程刚设置了当前所要解析的日期，时间片用完暂停执行，另外一个线程开始执行，也设置了要解析的日期并暂停，前一个线程继续执行就会读取到不一致的结果，综上所述，SimpleDateFormat在多线程下工作是不友好的。
那么，应该怎么办呢？我们首先会想到的既然它不是线程安全的，那么我们就不共享它，在每次使用它的时候都new一个新的对象出来，这样不就可以了。大家试想一下，SimpleDateFormat是使用非常频繁的一个类，若我们每次都去创建，对内存和GC都不友好，此方法不可行。根据传统线程安全的做法，要想一个线程不安全的对象或者方法变成线程安全的，无非就是采取同步操作或者加锁，但是我们都知道采用这些方式会降低系统并发，传统方法是采用对象共享，串行化方式运行，是以时间换空间的思想，并且它的实现方式复杂，不易于理解。现在，有一种全新的方式，采用ThreadLocal,它是线程本地化变量，线程独享，多线程之间维护各自变量互不影响。ThreadLocal采用空间换时间的方式，对象独享化，有利于提高系统并发。SimpleDateFormat在多线程下安全使用：
public final class ThreadLocalDemo {
private static ThreadLocal<SimpleDateFormat> threadLocal=new ThreadLocal<>();
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
for (int i = 0; i < 50; i++) {
Runnable runnable = () -> {
if(threadLocal.get()==null){
System.out.println(Thread.currentThread().getId()+"初始化SimpleDateFormat");
threadLocal.set(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd"));
}
try {
Date parse = threadLocal.get().parse("2019-01-07");
System.out.println(parse);
} catch (ParseException e) {
e.printStackTrace();
}
};
executorService.execute(runnable);
}
executorService.shutdown();
}
}
这里，我们使用ThreadLocal包装SimpelDateFormat，然后在多线程中使用它，我们来看看结果如何。执行如下（截取部分输出）：
16初始化SimpleDateFormat
17初始化SimpleDateFormat
15初始化SimpleDateFormat
14初始化SimpleDateFormat
20初始化SimpleDateFormat
21初始化SimpleDateFormat
18初始化SimpleDateFormat
22初始化SimpleDateFormat
23初始化SimpleDateFormat
19初始化SimpleDateFormat
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大家可以发现，我们线程池中定义了10个线程，循环50次执行，SimpelDateFormat只初始化10次，这说明什么？这说明10个线程间使用的对象不是同一个，它们是线程私有的，互不影响，并且下一次线程执行的时候，发现对象已经初始化之后会直接获取执行。它是怎么做到的呢？请看下面这三个方法：
public void set(T value);//该方法是ThreadLocal用来保存局部变量
public T get();//该方法用来获取ThreadLocal保存的局部变量
public void remove();//该方法用来移除ThreadLocal保存的局部变量
下面我们来分别分析这三个方法：
set()
public void set(T value) {
//获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
//根据当前线程获取ThreadLocalMap对象
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
//map不为空，当前ThreadLocal作为key，插入value到map中
map.set(this, value);
else
//否则创建map并把对象保存
createMap(t, value);
}
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
关于threadLocals，Thread.java中定义如下：
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
set()方法，首先获取当前线程，然后根据当前线程获取ThreadLocalMap（与平时使用的Map没有关系，它是ThreadLocal的静态内部类）数据存储结构。如果map不为空，当前ThreadLocal对象作为key，把value插入到map中；否则根据当前线程创建ThreadLocalMap，然后把value保存进去。其中ThreadLocalMap是Thread的成员变量，说明ThreadLocalMap是线程独享的，只能根据当前线程去获取。
get()
public T get() {
//获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
//根据当前线程获取ThreadLocalMap
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
//根据当前ThreadLocal对象获取Entry
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
//获取结果返回
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
//若map为空，初始化map，插入null值
return setInitialValue();
}
//数据保存在Entry中，key为ThreadLocal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;
}
}
get()方法用户获取线程局部变量，首先根据当前线程获取ThreadLocalMap，若map不为空，根据ThreadLocal对象获取Entry对象，然后获取value，若map为空则初始化map并赋null值。若未调用set()方法，先调用get()，返回null。这里的Entry被定义为弱引用，弱引用就是比强引用弱很多的引用，当jvm进行垃圾回收时，发现弱引用，会立即进行回收。
remove(）
public void remove() {
ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
if (m != null)
//根据当前ThreadLocal对象移除数据
m.remove(this);
}
注意：ThreadLocalMap作为Thread的成员变量，当线程使用完未被销毁，ThreadLocalMap中保存的局部变量还是会一直存在，这就会引发内存泄漏。特别是在和线程池结合使用时,假如你现在定义一个线程池，为线程存储局部变量，当线程使用结束，并未把线程进行销毁而是直接归还到池中，内存泄漏就无可避免，所以当使用完毕最好使用remove()清除局部变量或者使用threadLocal=null。
总结
ThreadLocal和传统做法不一样的地方就在于，它是以空间换时间的方式，对象独享，实现线程安全。它不足的地方就在于会创建变量副本，增大内存消耗，但它能消除同步和锁产生的性能消耗，提高系统并发，所以它还是有自己的独到之处。
在这里多说一句，今天在公司关于SimpleDateFormat遇到这样一个问题，上游系统传到下游系统2019-02-30的字符串日期，然后使用SimpleDateFormat解析变成了2019-03-02号，导致还款计划错误。本身2019-02-30这个日期就是错误的，如果日期不合法，解析应该抛出异常而不是自动转换。后面发现SimpleDateFormat有这样一个方法setLenient(boolean b)，当传入值为false时，进行严格校验，不合法抛出异常，为true时，则进行不严格校验并自动转换。大家若对日期有严格的校验，不妨试试这个方法。
1997
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