攻略大全
1. 粘贴攻略
在Java的多线程并发执行过程中，为了保证多个线程对变量的安全访问，可以将变量放到ThreadLocal类型的对象中，使变量在每个线程中都有独立值，不会出现一个线程读取变量时被另一个线程修改的现象。ThreadLocal类通常被翻译为“线程本地变量”类或者“线程局部变量”类。
1.1 ThreadLocal的基本使用
ThreadLocal位于JDK的java.lang核心包中。如果程序创建了一个ThreadLocal实例，那么在访问这个变量的值时，每个线程都会拥有一个独立的、自己的本地值。“线程本地变量”可以看成专属于线程的变量，不受其他线程干扰，保存着线程的专属数据。当线程结束后，每个线程所拥有的那个本地值会被释放。在多线程并发操作“线程本地变量”的时候，线程各自操作的是自己的本地值，从而规避了线程安全问题。
ThreadLocal如何做到为每个线程存有一份独立的本地值呢？一个ThreadLocal实例可以形象地理解为一个Map（早期版本的ThreadLocal是这样设计的）。当工作线程Thread实例向本地变量保持某个值时，会以“Key-Value对”（即键-值对）的形式保存在ThreadLocal内部的Map中，其中Key为线程Thread实例，Value为待保存的值。当工作线程Thread实例从ThreadLocal本地变量取值时，会以Thread实例为Key，获取其绑定的Value。
1.2 ThreadLocal的使用场景
ThreadLocal的使用场景大致可以分为以下两类：
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（1）线程隔离
ThreadLocal的主要价值在于线程隔离，ThreadLocal中的数据只属于当前线程，其本地值对别的线程是不可见的，在多线程环境下，可以防止自己的变量被其他线程篡改。另外，由于各个线程之间的数据相互隔离，避免了同步加锁带来的性能损失，大大提升了并发性的性能。
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（2）跨函数传递数据
通常用于同一个线程内，跨类、跨方法传递数据时，如果不用ThreadLocal，那么相互之间的数据传递势必要靠返回值和参数，这样无形之中增加了这些类或者方法之间的耦合度。 由于ThreadLocal的特性，同一线程在某些地方进行设置，在随后的任意地方都可以获取到。线程执行过程中所执行到的函数都能读写ThreadLocal变量的线程本地值，从而可以方便地实现跨函数的数据传递。使用ThreadLocal保存函数之间需要传递的数据，在需要的地方直接获取，也能避免通过参数传递数据带来的高耦合。
1.3 使用ThreadLocal进行线程隔离
在“线程隔离”场景中，使用ThreadLocal的典型案例为：可以为每个线程绑定一个数据库连接，使得这个数据库连接为线程所独享，从而避免数据库连接被混用而导致操作异常问题。
1.4 使用ThreadLocal进行跨函数数据传递
ThreadLocal在“跨函数数据传递”场景的典型应用有很多：
- （1）用来传递请求过程中的用户ID。
- （2）用来传递请求过程中的用户会话（Session）。
- （3）用来传递HTTP的用户请求实例HttpRequest。
- （4）其他需要在函数之间频繁传递的数据。
1.5 ThreadLocal内部结构演进
在早期的JDK版本中，ThreadLocal的内部结构是一个Map，其中每一个线程实例作为Key，线程在“线程本地变量”中绑定的值为Value（本地值）。早期版本中的Map结构，其拥有者为ThreadLocal，每一个ThreadLocal实例拥有一个Map实例。
在JDK 8版本中，ThreadLocal的内部结构发生了演进，虽然还是使用了Map结构，但是Map结构的拥有者已经发生了变化，其拥有者为Thread（线程）实例，每一个Thread实例拥有一个Map实例。另外，Map结构的Key值也发生了变化：新的Key为ThreadLocal实例。 在JDK 8版本中，每一个Thread线程内部都有一个Map（ThreadLocalMap），如果给一个Thread创建多个ThreadLocal实例，然后放置本地数据，那么当前线程的ThreadLocalMap中就会有多个“Key-Value对”，其中ThreadLocal实例为Key，本地数据为Value。 从代码的层面来说，新版本的ThreadLocalMap还是由ThreadLocal类维护的，由ThreadLocal负责ThreadLocalMap实例的获取和创建，并从中设置本地值、获取本地值。所以ThreadLocalMap还寄存于ThreadLocal内部，并没有被迁移到Thread内部。
与早期版本的ThreadLocalMap实现相比，新版本的主要变化为：
（1）拥有者发生了变化：新版本的ThreadLocalMap拥有者为Thread，早期版本的ThreadLocalMap拥有者为ThreadLocal。
（2）Key发生了变化：新版本的Key为ThreadLocal实例，早期版本的Key为Thread实例。
与早期版本的ThreadLocalMap实现相比，新版本的主要优势为：
（1）每个ThreadLocalMap存储的“Key-Value对”数量变少。早期版本的“Key-Value对”数量与线程个数强关联，若线程数量多，则ThreadLocalMap存储的“Key-Value对”数量也多。新版本的ThreadLocalMap的Key为ThreadLocal实例，多线程情况下ThreadLocal实例比线程数少。
（2）早期版本ThreadLocalMap的拥有者为ThreadLocal，在Thread（线程）实例销毁后，ThreadLocalMap还是存在的；新版本的ThreadLocalMap的拥有者为Thread，现在当Thread实例销毁后，ThreadLocalMap也会随之销毁，在一定程度上能减少内存的消耗。
1.6 ThreadLocal源码分析
1.7 ThreadLocalMap源码分析
1.ThreadLocalMap的主要成员变量
2.Entry的Key需要使用弱引用
当线程执行完方法后，方法栈帧将被销毁，强引用local的值也就没有了，但此时线程的ThreadLocalMap中对应的Entry的Key引用还指向ThreadLocal实例。如果Entry的Key引用是强引用，就会导致Key引用指向的ThreadLocal实例及其Value值都不能被GC回收，这将造成严重的内存泄漏问题。
由于ThreadLocalMap中Entry的Key使用了弱引用，在下次GC发生时，就可以使那些没有被其他强引用指向、仅被Entry的Key所指向的ThreadLocal实例能被顺利回收。并且，在Entry的Key引用被回收之后，其Entry的Key值变为null。后续当ThreadLocal的get()、set()或remove()被调用时，ThreadLocalMap的内部代码会清除这些Key为null的Entry，从而完成相应的内存释放。
3.编程规范推荐使用static final修饰ThreadLocal对象
编程规范有云：ThreadLocal实例作为ThreadLocalMap的Key，针对一个线程内的所有操作是共享的，所以建议设置static修饰符，以便被所有的对象共享。由于静态变量会在类第一次被使用时装载，只会分配一次存储空间，此类的所有实例都会共享这个存储空间，所以使用static修饰ThreadLocal就会节约内存空间。另外，为了确保ThreadLocal实例的唯一性，除了使用static修饰之外，还会使用final进行加强修饰，以防止其在使用过程中发生动态变更。
除了添加static final修饰外，还常常添加private修饰,主要目的是缩小使用的范围，尽可能不让他人引用。
凡事都有两面性，使用static、final修饰ThreadLocal实例也会带来副作用，使得Thread实例内部的ThreadLocalMap中Entry的Key在Thread实例的生命期内将始终保持为非null，从而导致Key所在的Entry不会被自动清空，这就会让Entry中的Value指向的对象一直存在强引用，于是Value指向的对象在线程生命期内不会被释放，最终导致内存泄漏。所以，在使用完static、final修饰的ThreadLocal实例之后，必须调用remove()来进行显式的释放操作。
1.8 ThreadLocal综合使用案例
使用ThreadLocal时遵守以下两个原则：
（1）尽量使用private static final修饰ThreadLocal实例。使用private与final修饰符主要是为了尽可能不让他人修改、变更ThreadLocal变量的引用，使用static修饰符主要是为了确保ThreadLocal实例的全局唯一。
（2）ThreadLocal使用完成之后务必调用remove()方法。这是简单、有效地避免ThreadLocal引发内存泄漏问题的方法。
总之，使用ThreadLocal能实现每个线程都有一份变量的本地值，其原因是每个线程都有自己独立的ThreadLocalMap空间，本质上属于以空间换时间的设计思路，该设计思路属于另一种意义的“无锁编程”。
