ThreadLocal详解

一、底层原理

1.数据结构
  • 每个 Thread 内部维护一个 ThreadLocalMap(类似 HashMap)。
  • ThreadLocalMapKey 是 ThreadLocal 实例(弱引用),Value 是存储的值(强引用)。
2.核心操作
ThreadLocalMap类结构:
复制代码
static class ThreadLocalMap {

        static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
            /** The value associated with this ThreadLocal. */
            Object value;

            Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }

         private Entry[] table;

        // ......
}



class Thread implements Runnable {
         // ......
        ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
         // ......

}

ThreadLocalMap内部是Entry数组,Entry的k为当前线程且为弱引用,同时为线程类Thread的内部属性。

set()方法:
复制代码
public void set(T value) {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = t.threadLocals;
    if (map != null) {
        map.set(this, value); // this 指当前ThreadLocal对象
    } else {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, value);
    }
}

set时先获取当前线程的ThreadLocalMap,用当前线程作为key进行赋值。

如果当前线程的threadLocals为空,就会new ThreadLocalMap(this, value) 绑定当前线程。

get()方法:
复制代码
    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }

二、相关问题

1.内存泄漏
  • 原因:

1:ThreadLocalMap 的 Key(ThreadLocal)是弱引用,会被 GC 回收,导致 key=null 的 Entry。

2:Value 是强引用,线程未结束则 Value 无法回收。

  • 解决方案:

每次使用完必须调用 remove() 清理 Entry。

try {
threadLocal.set(data);
// ... 业务逻辑
} finally {
threadLocal.remove(); // 强制清除
}

2.脏数据

  • 原因:

线程池复用线程时,未清理 ThreadLocal 导致残留旧数据。

  • 解决方案:

同上,用 try-finally 确保 remove()

3.弱引用 Key 的清理

  • 优化机制:

ThreadLocalMap 在 set()/get() 时会清理 key=null 的 Entry,但依赖调用时机。

  • 主动防护:

不要依赖自动清理,显式调用 remove()

4.子线程继承问题

默认行为:子线程无法获取父线程的 ThreadLocal 值。

解决方案 :使用 InheritableThreadLocal(创建子线程时复制父线程数据)。

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