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ThreadLocal 底层原理

ThreadLocal 是 Java 中用于实现线程本地存储的类。每个线程都有自己独立的 ThreadLocal 变量副本，线程之间互不干扰。

底层实现

1. ThreadLocalMap:

   • 每个 Thread 对象内部都有一个 ThreadLocalMap，用于存储线程本地的变量。

   • ThreadLocalMap 是一个定制化的 HashMap，键为 ThreadLocal 实例，值为线程本地变量。

2. Entry:

   • ThreadLocalMap 使用 Entry 类来存储键值对，Entry 继承自 WeakReference<ThreadLocal<?>>，键是弱引用，值则是强引用。

3. 操作流程:

   • 当调用 ThreadLocal.set(T value) 时，当前线程的 ThreadLocalMap 会以 ThreadLocal 实例为键，存储对应的值。

   • 调用 ThreadLocal.get() 时，会从当前线程的 ThreadLocalMap 中获取对应的值。

内存泄露问题

原因

1. 弱引用键:

   • ThreadLocalMap 的键是弱引用，当 ThreadLocal 实例不再被强引用时，键会被垃圾回收，但值仍然是强引用，不会被回收。

2. 线程生命周期长:

   • 如果线程长时间运行（如线程池中的线程），且 ThreadLocal 未被清理，会导致 ThreadLocalMap 中积累大量无用的 Entry，造成内存泄露。

解决方法

1. 显式调用 remove:

   使用完 ThreadLocal 后，调用 remove() 方法清理当前线程的 ThreadLocalMap 中的对应 Entry。

2. 使用 try-finally:

   在 try 块中使用 ThreadLocal，在 finally 块中调用 remove() 确保清理。

ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();
try {threadLocal.set("value");// 使用 threadLocal
} finally {threadLocal.remove();
}

在项目中使用 ThreadLocal

典型场景

1. 用户会话管理:

   在 Web 应用中，将用户会话信息存储在 ThreadLocal 中，方便在同一个线程中共享数据。

2. 数据库连接管理:

   在事务管理中，将数据库连接存储在 ThreadLocal 中，确保同一个事务使用同一个连接。

3. 日志跟踪:

   在分布式系统中，将请求的唯一标识存储在 ThreadLocal 中，方便日志跟踪。

示例代码

public class UserContext {private static final ThreadLocal<User> currentUser = new ThreadLocal<>();public static void setCurrentUser(User user) {currentUser.set(user);}public static User getCurrentUser() {return currentUser.get();}public static void clear() {currentUser.remove();}
}// 使用示例
User user = new User("123", "John Doe");
UserContext.setCurrentUser(user);
try {// 业务逻辑User currentUser = UserContext.getCurrentUser();System.out.println(currentUser.getName());
} finally {UserContext.clear();
}

总结

• ThreadLocal 通过 ThreadLocalMap 实现线程本地存储，每个线程有独立的变量副本。

• 使用不当会导致内存泄露，需及时调用 remove() 清理。

• 在项目中常用于会话管理、数据库连接管理和日志跟踪等场景。