前言（可跳过）

Java ThreadLocal是个老生常谈的话题，ThreadLocal好用的同时也伴随着内存泄露的问题，内存安全又是系统稳定性保障中绕不开的一个话题，所以深入的理解ThreadLocal显得非常重要。

ThreadLocal内存模型（大家可以先看一下有个印象，后面会细讲）：

1. 如何使用ThreadLocal

ThreadLocal使用起来非常简单，看一个简单的例子：

public class ThreadLocalDemo {private static final ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();public static void main(String[] args) throws InterruptedException {threadLocal.set("我爱中国！");Thread childThread = new Thread(() -> {threadLocal.set("i love china!");String data = threadLocal.get();System.out.println("inner: " + data);});childThread.start();//等待1s, 让之前的线程先打印Thread.sleep(1000);String data = threadLocal.get();System.out.println("out: " + data);}
}

打印：

inner: i love china!
out: 我爱中国！

从这个例子可以看出，threadLocal为不同的线程分别存储了对象（main线程存储的是：“我爱中国！”, childThread存储的是：“i love china!”，互不影响）。即threadLocal存储的对象是线程隔离的，这样做的好处是避免了共享内存造成的线程安全问题。这样说比较抽象，举个web开发中常见的例子：当用户请求进入拦截器后，根据用户id读取出用户的信息，然后塞到ThreadLocal中，然后在后续的任何一个地方都可以直接通过threadLocal.get()方法获取到用户信息，而不需要显示的在方法的参数中传递。还有类似的logback中的MDC对象，都是使用的ThreadLocal方式实现的，有兴趣的同学可以作为学习资料研究下。

2. ThreadLocal是如何实现的？

再看一下开头的图：

（这里不放源码了，写一个伪代码帮大家理解，源代码会复杂一些，有兴趣可以去翻一翻）

当我们通过new ThreadLocal()方法创建对象时，只是在堆上创建了一个对象，仅此而已。
当我们调用ThreadLocal对象的set方法时，会检查当前线程对应的Thread对象中的threadLocalMap属性中是否包含当前的threadLocal对象（这里有点绕，结合图看下几个对象的关系，下面解释下），如果没有则新建，如果有则直接用。

这里以threadLocal.set("我爱中国");为例说明存储过程（以下是伪代码）：

public void set(T value) {Thread t = Thread.currentThread();//后去thread的成员变量threadLocalMap对象ThreadLocalMap threadLocalMap = t.threadLocalMap;//从threadLocalMap中找到用于存储内容的Entry[]数组Entry[] entryArr = threadLocalMap.table;for(Entry entry : entryArr){if (entry.refrent == null) {//从entryArr中删除此entry，（删除逻辑就不写了），这里跟内存泄露有关，可以先忽略不看，记得这里有这个逻辑即可，后面会说}//这里的this即当前的threadLocal对象if (entry.refrent == this) {entry.setValue(value);return;}}//不存在则新增Entry entry = new Entry();entry.referent = this;entry.value = value;entryArr.add(entry);
}

Thread对象的成员变量threadLocalMap是通过Entry[]数组中的一个Entry对象存储threadLocal对象及其对应的value的。Entry对象包含两个成员变量：

一个referent（指向ThreadLocal对象，这里的referent是一个弱引用，先记得，后面讲内存泄露会说到）
一个value（指向要存储的内容）

所谓检查存不存在，就是检查Entry[]数组中是否包含了这个threadLocal对象，如果存在，则取出对应的Entry对象，然后把新的value值set进去。如果不存在，则创建一个新的Entry对象保存threadLocal对象和其对应的value值。（所以这里可以看出，threadLocal对象就是map的key）

上面说明了是set过程，get过程类似，找到Entry对象，将其中的value取出来返回即可，这里不再赘述。

3. 为什么会内存泄露？

还是通过一段代码带大家看一下：

public class DoSth implement Runnable {public void run() {optThreadLocal();//这里表示运行很多东西，执行了很长时间Thread.sleep(100000000000);}public void optThreadLocal() {ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal();threadLocal.set("一些内容！");}
}
Thread childThread = new Thread(new DoSth());
childThread.start();

在线程开始运行后，首先执行了optThreadLocal()方法，在方法内创建了局部变量threadLocal并调用了set方法。从上文中我们已经了解到：此时threadLocal被存储到了线程的threadLocalMap对象中。而这里optThreadLocal()方法执行完成后，作为局部变量的threadLocal引用将被回收(变量超过了作用域自然会被回收喽，即对应的方法帧从线程方法栈中被抛出了，后面会单独写一下这块内容)，这时只剩下Entry的referent引用指向堆上的threadLocal对象。

如果这个线程一直执行（执行很长时间），那么threadLocal对象，以及对应的value将一直得不到回收，这时便造成了内存泄露。这里大家注意，泄露的是两个对象：一个是threadLocal对象，一个value对象。

那么难道Java的设计者们会对这种情况熟视无睹吗？显然不会，下面看一下他们是怎么做的。

4. 如何避免内存泄露？

我们再看一下开头这个图：

当图上方的方法局部变量threadLocal的强引用被回收后，就只剩下Entry对象的referent弱引用指向堆上的threadLocal对象。而我们知道，弱引用指向的对象，在下一次GC的时候会被回收，所以这时threadLocal对象会在下一次GC时被回收。这时解决了ThreadLocal对象内存泄露的问题

那value对象怎么回收呢？再看一下之前的set伪代码（为了方便大家看，直接复制过来）：

public void set(T value) {Thread t = Thread.currentThread();//后去thread的成员变量threadLocalMap对象ThreadLocalMap threadLocalMap = t.threadLocalMap;//从threadLocalMap中找到用于存储内容的Entry[]数组Entry[] entryArr = threadLocalMap.table;for(Entry entry : entryArr){if (entry.referent == null) {//!!!! 重点，清理内存，从entryArr中删除此entry}//这里的this即当前的threadLocal对象if (entry.refrent == this) {entry.setValue(value);return;}}//不存在则新增Entry entry = new Entry();entry.referent = this;entry.value = value;entryArr.add(entry);
}

因为threadLocal已经被回收了，所以对应的Entry的referent将变为null，所以，当再次调用set方法时，对应的value即会被清理（在get方法中也有类似的逻辑）。

注意：这里只要在这个线程执行过程中，调用其他threadLocal对象的get/set方法也会执行清理操作

最后我们发现，如果我们后面再不调用任何threadLocal的任何方法，只要当前线程在运行，内存就得不到释放，那么如果这个value对象很占用内存，我们想要主动释放怎么办呢？这时我们可以手动调用threadLocal.remove()方法来主动释放内存。

5. 总结

ThreadLocal很好用，但不简单。
ThreadLocal的内存泄露有两个对象，一个是threadLocal本身（会被自动GC掉），一个是对应的value值，每次用完之后最好手动调用remove方法手动释放。

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