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ThreadLocal 是什么

ThreadLocal 提供线程局部变量，这些变量与普通变量的不同之处在于，访问这些变量的每个线程（通过 ThreadLocal 的 get 或 set 方法）都有自己的、独立初始化的变量副本。
ThreadLocal 实例通常指代希望与线程关联的类中的私有静态字段。例如，我希望为每个线程分配一个 uuid，我会这么写：

private static final ThreadLocal<UUID> threadId =
          new ThreadLocal<UUID>() {
              @Override protected UUID initialValue() {
                  return UUID.randomUUID();
              }
          };

或者：

private static final ThreadLocal<UUID> threadId = 
          ThreadLocal.withInitial(UUID::randomUUID);

在上例中，如果某个线程第一次通过 threadId.get() 获取 uuid，则会触发初始化分配一个独立的 uuid，不同的线程无法访问对方的 uuid。

ThreadLocal 如何实现的？

ThreadLocal 的 get() 方法本质上是通过哈希表的方式获取线程隔离的数据，但它不是直接使用 HashMap，而是依赖储存在每个线程内部的特殊数据结构 —— ThreadLocalMap，这是一个以 ThreadLocal 为 key（弱引用）、实际数值为 value（强引用）的哈希表数据结构。
ThreadLocal 实例本身只是字段的指代，并不储存实际值。因此不需要对它使用 volatile 关键字。
以下流程图展示了 ThreadLocal.get() 调用后的大致流程：

ThreadLocal 流程图.png

为什么使用 ThreadLocal？

在上文中，我们用 ThreadLocal 给每个线程分配了独立的 uuid。如果我们不使用 ThreadLocal，而是使用一个 ConcurrentHashMap，虽然节约了空间，但是产生了加锁的开销。
一些 ThreadLocal 的应用场景：

  1. 在使用数据库连接池时，可以通过 ThreadLocal 为每个线程绑定一个独立的数据库连接。
  2. 同线程多流程业务中，将上下文信息存于 ThreadLocal 中，避免使用公共资源。

ThreadLocal 内存泄漏问题

ThreadLocalMap 可能会发生内存泄露，尤其是在使用线程池时。ThreadLocalMap 对 ThreadLocal 是弱引用，但对值本身是强引用。如果线程消亡，垃圾回收时会自动回收该线程的 ThreadLocalMap，不会发生内存泄露。但是线程池中的线程不会消亡，其中，如果对于键的引用被回收，值将无法被访问，也无法解除引用，这就发生了内存泄露。
为避免这种问题，要在多线程业务结束时显式调用 ThreadLocal.clear();。