ThreadLocal如何实现线程本地化存储

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ThreadLocal如何实现线程本地化存储的

对象副本

线程不安全的问题原因在于变量的共享，为了解决线程不安全的问题，如果让每个线程都拥有自己的对象副本，也就不存在多线程变量的共享问题，我们来看图

从图中，我们知道，每个线程都拥有自己的对象副本，但是，如果我们每次想获取每个线程的私有对象的时候，都通过一堆复杂的代码逻辑去获取这个对象就有点麻烦了，从而我们想到了，用一个代理类把获取线程所持有的对象细节隐藏掉，请看下图

ThreadLocal原理解析

在java里提供了可支持线程本地化存储的ThreadLocal类，其实对于线程本地化存储，我们的目标就是让不同的线程拥有不同变量，那我们第一个能想到的就是Key-Value键值对的存储，Key表示的就是线程，Value对应的就是每个线程所拥有的变量，我们来看示意图和代码示例图

从上述图中，我们能清晰的看到，我们自己所设计的线程本地化存储，核心数据结构就是一个Map，key对应的就是线程，value对应的线程持有的对象，我们可以调用对应get和set方法可以获取和设置线程所拥有的对象，但是这样设计容易发生内存泄露，我们来看图

从上述图中，我们能清晰的看到，我们自己实现的线程本地化存储MyThreadLocal里的map是持有线程Thread对象的，只要MyThreadLocal对象存活在jvm中，那么map中的线程Thread对象是不会被jvm垃圾回收的，所以容易出现内存泄露。

ThreadLocal具体实现

从图中，能看到jdk中的ThreadLocal所拥有的的对象属性，但是好像这些变量都没有能存储线程本地化对象的地方，如果ThreadLocal实现了线程本地化的功能，就一定会提供给我们获取和设置本地化对象的方法

从图中，我们看到了ThreadLocal的get方法，get方法一定是从底层存储层获取数据的，那我们可以顺着get方法的逻辑，就能找到ThreadLocal的底层存储，按照这个逻辑，请看下图

在上图中，红线1，我们能看到有个叫ThreadLocalMap的东西，然后在红线2中，再从获取到的ThreadLocalMap中获取Entry，最后从取到的Entry中获取线程的value

从图中，我们能清晰的看到ThreadLocalMap是Thread对象里的属性，换句话说，每个Thread对象都拥有一个ThreadLocalMap对象属性，我们知道线程本地化对象就是存储在这个ThreadLocalMap里，但这ThreadLocalMap不是ThreadLocal持有的属性，我们通过一张图来描述一下，请看图

在JDK里，ThreadLocalMap是Thread自己的属性，因为ThreadLocal只是一个我们所说的ObjectProxy代理工具类，内部不应该持有任何与线程有关的属性，所以我们设置的线程本地化对象，在自己Thread类里所持有也更为容易理解些，也就是说ThreadLocalMap由Thread持有更为合理些。

ThreadLocalMap里有什么

如果我们想获取线程对应的value，首先就要先获取线程对应的ThreadLocalMap，然后再从ThreadLocalMap里获取Entry，最后从Entry获取对应的value，那么我们接下来就看看ThreadLocalMap里有什么，请看图

从图中，我们能看到，原来ThreadLocalMap是ThreadLocal一个内部类，在红线2处每个ThreadLocalMap持有一个Entry数组，且在红线1处每个Entry持有一个value对象，这个时候，同学们可能已经豁然开朗了，这个value不就是我们想找的嘛，原来整个获取value的顺序就是：线程Thread->ThreadLocalMap->Entry->value，但是我们在红线2处发现这个Entry的数组，

获取Entry

我们是怎么样从Entry的数组中获取某一个的Entry的呢？请看图

从图中红线2处，在获取到ThreadLocalMap之后，会执行TheadLocalMap的getEntry方法，方法如图12所示，在图12红线1处，我们清晰看到方法的参数是Threadlocal类型，红线2处，再根据传入的这个ThreadLocal的threadLocalHashCode计算坐标值，然后根据坐标值再从Entry数据里获取对应的Entry对象，从而获取到Entry里的value值，我们再用一张图来描述一下，请看下图

从图中，我们能清晰看到，整个线程Thread本地化存储结构，每个线程Thead里的ThreadLocalMap里可以存储多个ThreadLocal本地化对象，且每一个ThreadLocal本地化对象是通过自己的threadLocalHashCode来计算数组下标，分配到下标对应Entry数组中，从而可以进行本地化对象获取和设置操作，

如何避免内存泄漏

我们自己设计的方案容易产生内存泄露，那JDK实现就没有这个情况吗？那我们就来看看JDK是如何巧妙设计的请看下图

在图中，我们能看到Entry的定义，Entry继承了WeakReference类，他就是弱引用，这说明了ThreadLocalMap里的对Threadlocal的引用是弱引用，请看下图

只要Thread对象被垃圾回收，那么ThreadLocalMap就能被回收，所以就不会出现内存泄漏的情况，虽然JDK线程本地化的实现的复杂了一些，但是它更加安全，所以说JDK的方案还是很优秀的，最后，我们来对比一下我们自己设计的方案和JDK的方案，请看下图

最后，通过图对比来看，从数据亲缘性来看，JDK把线程本地化存储放在Thread的ThreadLocalMap持有，且可以设置多个ThreadLocal，而我们的设计是把线程本地化存储放在自己设计的ObjectProxy代理工具类里，且容易产生泄露，而JDK通过精巧的设计却避免了内存泄露的情况。