生活中的ThreadLocal
考试题只有一套，老师把考试题打印出多份，发给每位考生，然后考生各自写各自的试卷。考生之间不能相互交头接耳（会当做作弊）。各自写出来地答案不会影响他人的分数。
注意：考试题、考生、试卷。
用代码来实现：
publicclassThreadLocalDemo{//线程共享变量localVarpublicstaticThreadLocalStringlocalVar=newThreadLocal();staticvoidprint(Stringstr){//打印当前线程中本地内存中本地变量的值System.out.println(str+:+localVar.get());//清除本地内存中的本地变量localVar.remove();}publicstaticvoidmain(String[]args){Threadt1=newThread(newRunnable(){
Overridepublicvoidrun(){//设置线程1中本地变量的值localVar.set(全部写完);StringthreadName=Thread.currentThread().getName();//调用打印方法print(threadName);}},张三);Threadt2=newThread(newRunnable(){Overridepublicvoidrun(){//设置线程2中本地变量的值localVar.set(写了一半);StringthreadName=Thread.currentThread().getName();//调用打印方法print(threadName);}},李四);Threadt3=newThread(newRunnable(){Overridepublicvoidrun(){//设置线程2中本地变量的值localVar.set(完全没写);StringthreadName=Thread.currentThread().getName();//调用打印方法print(threadName);}},王二);t1.start();t2.start();t3.start();}}输出李四:写了一半王二:完全没写张三:全部写完
背景
ThreadLocal：字面意思为线程本地或者本地线程。但是其实真正含义并非如此，真正的含义是线程本地变量（副本）。
java.lang.ThreadLocal是JDK1.2版本的时候引入的，本文是基于JDK1.8版本进行讲解的。
上面考试场景中的几个关键点我们这么可以这么理解：
考试题----共享变量，大家共享试卷-----考试题的副本考试----线程
ThreadLocal可以理解为每个线程想绑定自己的东西，相互不受干扰。比如上面的考试场景，考试题大家都是一样的。但是考试题进行复印出来后，每人一份，各自写写各自的，相互不受影响，这就正是ThreadLocal想要实现的功能。
当使用ThreadLocal维护变量时，ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本。
可以想想生活中还有没有类似的例子。肯定非常多，只要我们用心去体会。
下面我们就来看看ThreadLocal到底是如何实现的。
ThreadLocal设计原理
ThreadLocal名字中第一个单词Thread表示线程，Local表示本地，我们就理解为线程本地变量了。想了解更多Thread，可看：快速掌握并发编程---Thread常用方法
先看看ThreadLocal的整体
最关心的三个公有方法：set、get、remove
构造方法
publicThreadLocal(){}构造方法里没有任何逻辑处理，就是简单的创建一个实例。
set方法
源码为
publicvoidset(Tvalue){//获取当前线程Threadt=Thread.currentThread();//这是什么*？ThreadLocalMapmap=getMap(t);if(map!=null)map.set(this,value);elsecreateMap(t,value);}先看看ThreadLocalMap是个什么东东
ThreadLocalMap是ThreadLocal的静态内部类。
set方法整体为
ThreadLocalMap构造方法
//这个属性是ThreadLocal的，就是获取hashcode(这列很有学问，但是我们的目的不是他)privatefinalintthreadLocalHashCode=nextHashCode();privateEntry[]table;privatestaticfinalintINITIAL_CAPACITY=16;//Entry是一个弱引用staticclassEntryextendsWeakReferenceThreadLocal?{Objectvalue;Entry(ThreadLocal?k,Objectv){super(k);value=v;}}ThreadLocalMap(ThreadLocal?firstKey,ObjectfirstValue){//数组默认大小为16table=newEntry[INITIAL_CAPACITY];//len为2的n次方，以ThreadLocal的计算的哈希值按照Entry[]取模（为了更好的散列）inti=firstKey.threadLocalHashCode(INITIAL_CAPACITY-1);table=newEntry(firstKey,firstValue);size=1;//设置阈值（扩容阈值）setThreshold(INITIAL_CAPACITY);}然后我们看看map.set()方法中是如何处理的
privatevoidset(ThreadLocal?key,Objectvalue){Entry[]tab=table;intlen=tab.length;//len为2的n次方，以ThreadLocal的计算的哈希值按照Entry[]取模inti=key.threadLocalHashCode(len-1);//找到ThreadLocal对应的存储的下标，如果当前槽内Entry不为空，//即当前线程已经有ThreadLocal已经使用过Entryfor(Entrye=tab;e!=null;e=tab[i=nextIndex(i,len)]){ThreadLocal?k=e.get();//当前占据该槽的就是当前的ThreadLocal,更新value结束if(k==key){e.value=value;return;}//当前卡槽的弱引用可能会回收了，key:nullvalue:xxxObject，//需清理Entry原来的value，便于垃圾回收value，且将新的value放在该槽里，结束if(k==null){replaceStaleEntry(key,value,i);return;}}//在这之前没有ThreadLocal使用Entry，并进行值存储tab=newEntry(key,value);//累计Entry所占的个数intsz=++size;//清理key为null的Entry，可能需要扩容，扩容长度为原来的2倍，并需要进行重新hashif(!cleanSomeSlots(i,sz)sz=threshold){rehash();}}从上面这个set方法，我们就大致可以把这三个进行一个关联了：
Thread、ThreadLocal、ThreadLocalMap。
get方法
remove方法
expungeStaleEntry方法代码里有点大，所以这里就贴了出来。
//删除陈旧entry的核心方法privateintexpungeStaleEntry(intstaleSlot){Entry[]tab=table;intlen=tab.length;tab[staleSlot].value=null;//删除valuetab[staleSlot]=null;//删除entrysize--;//map的size自减//遍历指定删除节点，所有后续节点Entrye;inti;for(i=nextIndex(staleSlot,len);(e=tab)!=null;i=nextIndex(i,len)){ThreadLocal?k=e.get();if(k==null){//key为null,执行删除操作e.value=null;tab=null;size--;}else{//key不为null,重新计算下标inth=k.threadLocalHashCode(len-1);if(h!=i){//如果不在同一个位置tab=null;//把老位置的entry置null(删除)//从h开始往后遍历，一直到找到空为止，插入while(tab[h]!=null){h=nextIndex(h,len);}tab[h]=e;}}}returni;}
对象引用
在Java里万事万物皆对象，这里有个对象，那么对象引用是什么呢？
Useruser=newUser(老田);关于上面这段代码的解释，很大部分人会说user是个对象。
一开始培训机构什么书籍里都说user是个对象，于是也就这么叫user是对象，这里的user指向了对象老田。这里的Useruser是定义了一个对象引用，可以指向任意的User对象，比如：
Useruser;user=newUser(张三);user=newUser(李四);一个队对象被user引用了，这里user把他叫做对象引用。
对象引用就好比男人，对象就是男人的老婆。根据目前我国法律规定，一个男人在任何时候最多只能有一个老婆，但是一辈子可以娶多个老婆。哈哈哈！！！
另外如果是下面
inta;a=1;a=;这里的a，我们通常称之为变量。所以上面的user我们也可以理解为变量。
在Java里对象的引用也是分几种类型的，分以下四种类型：
强引用软引用弱引用虚引用
强引用
强引用就是我们平时开发中用的最多的，比如说：
Personperson=newPerson(老田);这个person就是强引用。
当一个对象被强引用时候，JVM垃圾回收的时候是不会回收的，宁愿执行OOM（OutOfMemory）异常也绝不回收，因为JVM垃圾回收的时候会认为这个对象是被用户正在使用，若回收了很有可能造成无法想象的错误。
软引用
如果一个对象具有软引用，内存空间足够，JVM垃圾回收器就不会回收它；如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存，比如网页缓存、图片缓存等。
使用软引用能防止内存泄露，增强程序的健壮性。
java.lang.ref.SoftReference的特点是它的一个实例保存对一个Java对象的软引用，该软引用的存在不妨碍垃圾收集线程对该Java对象的回收。
也就是说，一旦SoftReference保存了对一个Java对象的软引用后，在垃圾线程对这个Java对象回收前，SoftReference类所提供的get()方法返回Java对象的强引用。
/***Returnsthisreferenceobjectsreferent.Ifthisreferenceobjecthas*beencleared,eitherbytheprogramorbythegarbagecollector,then*thismethodreturnscodenull/code.**
returnTheobjecttowhichthisreferencerefers,or*codenull/codeifthisreferenceobjecthasbeencleared*/publicTget(){To=super.get();if(o!=nullthis.timestamp!=clock)this.timestamp=clock;returno;}如果引用对象被清除或者被GC回收，这个get方法就返回null。弱引用
弱引用也是用来描述非必需对象的，当JVM下一次进行垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收被弱引用关联的对象。在java中，用java.lang.ref.WeakReference类来表示。
与软引用不同的是，不管是否内存不足，弱引用都会被回收。
弱引用可以结合来使用，当由于系统触发gc，导致软引用的对象被回收了，JVM会把这个弱引用加入到与之相关联的ReferenceQueue中，不过由于垃圾收集器线程的优先级很低，所以弱引用不一定会被很快回收。
虚引用
虚引用和前面的软引用、弱引用不同，它并不影响对象的生命周期。在java中用java.lang.ref.PhantomReference类表示。如果一个对象与虚引用关联，则跟没有引用与之关联一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。
注意：虚引用必须和引用队列关联使用，当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。如果程序发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。
好了上面就大概说了一下对象的四大引用，主要本文后面需要用到弱引用。
ThreadLocal内存泄漏
讲到内存泄漏，那我们还是把内存溢出和内存泄漏大致说一下。
内存溢出
在JVM如果发生内存溢出，说明内存不够实用，撑爆了，也就是我们说的OOM。大量内存得不到释放，又不断申请内存空间。
系统内存使用M，已经使用了M，可是你说你还想使用50M，于是系统就受不了。就像气球一样，原本已经到极限了，你还是使劲打气，很容易就导致气球爆炸了。就想你只能扛斤的东西，现在给你斤，肯定受不了。
内存泄漏
强引用所指向的对象不会被回收，可能导致内存泄漏，虚拟机宁愿抛出OOM也不会去回收他指向的对象。前面说到强引用的时候，如果对象一直被引用，JVM是不会回收他的，直到最后系统OOM。
看过《树先生》电影的人都知道，树先生家里的地被别人占用了，但是树先生不敢把人家怎么样。如果是很多人都去占用树先生家的地和财产，到最后树先生不就要饿死么。树先生这部电影确实好看，看完一遍基本上不知道在说什么，主要是树先生幻想得太多，很多人看了两遍也不是很懂。扯远了。。。
ThreadLocal内存泄漏
内存泄漏案例
模拟了一个线程数为THREAD_LOOP_SIZE的线程池，所有线程共享一个ThreadLocal变量，每一个线程执行的时候插入一个大的List集合，这里由于执行了次循环，也就是产生了个线程，每一个线程都会依附一个ThreadLocal变量：
publicclassThreadLocalOOMDemo{privatestaticfinalintTHREAD_LOOP_SIZE=;privatestaticfinalintMOCK_BIG_DATA_LOOP_SIZE=00;privatestaticThreadLocalListUserthreadLocal=newThreadLocal();publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{ExecutorServiceexecutorService=Executors.newFixedThreadPool(THREAD_LOOP_SIZE);for(inti=0;iTHREAD_LOOP_SIZE;i++){executorService.execute(()-{threadLocal.set(newThreadLocalOOMDemo().addBigList());Threadt=Thread.currentThread();System.out.println(Thread.currentThread().getName());//threadLocal.remove();//不取消注释的话就可能出现OOM});try{Thread.sleep(0L);}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}//executorService.shutdown();}privateListUseraddBigList(){ListUserparams=newArrayList(MOCK_BIG_DATA_LOOP_SIZE);for(inti=0;iMOCK_BIG_DATA_LOOP_SIZE;i++){params.add(newUser(Java后端技术全栈,+i,man,i));}returnparams;}classUser{privateStringuserName;privateStringpassword;privateStringsex;privateintage;publicUser(StringuserName,Stringpassword,Stringsex,intage){this.userName=userName;this.password=password;this.sex=sex;this.age=age;}}}在设置IDEA或者eclipse中，设置JVM参数设置最大内存为-Xmx64m，以便模拟出OOM：
然后，运行上面的案例
从上面的案例中我们看到：线程池中的每一个线程使用完ThreadLocal对象之后再也不用，由于线程池中的线程不会退出，线程池中的线程的存在，同时ThreadLocal变量也会存在，占用内存！造成OOM溢出！
前面我们分析了Thread、ThreadLocal、ThreadLocalMap三者的关系
一个Thread中只有一个ThreadLocalMap，一个ThreadLocalMap中可以有多个ThreadLocal对象，其中一个ThreadLocal对象对应一个ThreadLocalMap中一个的Entry（也就是说：一个Thread可以依附有多个ThreadLocal对象）。
总结
每个Thread维护一个ThreadLocalMap映射表，这个映射表的key是ThreadLocal实例本身，value是真正需要存储的Object。
ThreadLocal本身并不存储值，它只是作为一个key来让线程从ThreadLocalMap获取value。
值得注意的是图中的虚线，表示ThreadLocalMap是使用ThreadLocal的弱引用作为Key的，弱引用的对象在GC时会被回收。
ThreadLocalMap使用ThreadLocal的弱引用作为key，如果一个ThreadLocal没有外部强引用来引用它，那么系统GC的时候，这个ThreadLocal势必会被回收，这样一来，ThreadLocalMap中就会出现key为null的Entry，就没有办法访问这些key为null的Entry的value。
如果当前线程再迟迟不结束的话，这些key为null的Entry的value就会一直存在一条强引用链：
ThreadRef-Thread-ThreaLocalMap-Entry-value
永远无法回收，造成内存泄漏。
注意：其实在ThreadLocalMap的设计中已经考虑到这种情况，也加上了一些防护措施：在ThreadLocal的get(),set(),remove()的时候都会清除线程ThreadLocalMap里所有key为null的value。
但是如果上述代码中的这行代码
threadLocal.remove();把注释放开，这不会抛出OOM。
另外，网上很多文章都说这是由于弱引用导致的，个人认为不能把锅扔给弱引用，这和使用者有直接关系。如果使用得当是不会出现OOM的。
由于Thread中包含变量ThreadLocalMap，因此ThreadLocalMap与Thread的生命周期是一样长，如果都没有手动删除对应key，都会导致内存泄漏。但是使用弱引用可以多一层保障：弱引用ThreadLocal不会内存泄漏，对应的value在下一次ThreadLocalMap调用set(),get(),remove()的时候会被清除。因此，ThreadLocal内存泄漏的根源是：由于ThreadLocalMap的生命周期跟Thread一样长，如果没有手动删除对应key就会导致内存泄漏，而不是因为弱引用。
那为什么使用弱引用而不是强引用？？
key使用强引用
当ThreadLocalMap的key为强引用回收ThreadLocal时，因为ThreadLocalMap还持有ThreadLocal的强引用，如果没有手动删除，ThreadLocal不会被回收，导致Entry内存泄漏。
key使用弱引用
当ThreadLocalMap的key为弱引用回收ThreadLocal时，由于ThreadLocalMap持有ThreadLocal的弱引用，即使没有手动删除，ThreadLocal也会被回收。当key为null，在下一次ThreadLocalMap调用set(),get()，remove()方法的时候会被清除value值。