1、作用

ThreadLocal 在多執行緒環境中，安全的保存執行緒本地變數，同一執行緒在某地保存資料，任意地方均可獲取，
同一個ThreadLocal ，由于每個執行緒都有自己的 ThreadLocalMap ，所以不同執行緒中保存的資料互不影響，

2、保存步驟

在這里插入圖片描述

每個執行緒中都有一個 ThreadLocalMap 變數 threadLocal 來保存 ThreadLocal 中的資料，
在threadLocals.set()中，先通過Thread.currentThread()獲取當前執行緒，
通過getMap(Thread t)獲取當前執行緒的ThreadLocalMap物件，
當前的 threadLocal作為 key，保存的資料作為 value，構造一個 Entry 物件保存在ThreadLocalMap 中，
呼叫 threadLocal.get() 取資料也是先獲取到當前執行緒，以 threadLocal 為 key 從這個 ThreadLocalMap 中取出資料，

3、原理 / 記憶體泄漏

3.1 資料結構

ThreadLocal 保存一個 value 時，會構造一個 Entry 插入到 ThreadLocalMap 中，
Entry 繼承 弱參考類，key 指向 ThreadLocal 的弱參考，value 是強參考，

3.2 設計原理

對于一個 ThreadLocal 物件，通常會有兩個參考指向它：

①執行緒中宣告的 threadLocal 變數，強參考
②執行緒底層 ThreadLocalMap 中鍵值對的 key，弱參考
不需要使用 ThreadLocal 物件時，將變數 threadLocal 置空，讓GC回收 ThreadLocal 物件
但是 key 也參考了 ThreadLocal 物件，這個 key 如果是強參考，ThreadLocal 物件就永遠不會被回收，但這里設計為弱參考，所以GC 發現 ThreadLocal 物件就會回收它，
但是 ThreadLocalMap 中的 value 是強參考，value 中的物件不會回收，造成記憶體泄漏，
最佳方法：使用完 ThreadLocal 物件后，主動呼叫remove()方法，清理物件，

3.3 value如何清理

key 是弱參考，當不存在外部強參考時，會被自動回收，而 value 是強參考，參考鏈如下

Thread -> ThreadLocal -> Entry -> value

所以只有當 Thread 被回收，value 才會被回收，否則 value 將一直存在，但是讓每個執行緒關閉，是不現實的，在執行緒池中，大部分執行緒會伴隨著系統的整個周期，那么 value 可能會造成泄漏，

解決方法，在 ThreadLocalMap 進行set(),get(),remove()的時候，都進行清理：

private Entry getEntry(ThreadLocal<?> key) {
    int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
    Entry e = table[i];
    if (e != null && e.get() == key)
        //如果找到key，直接回傳
        return e;
    else
        //如果找不到，就會嘗試清理(說明key不在了，也就是threadLocal = null)
        //換句話說，這個資料用不上了
        return getEntryAfterMiss(key, i, e);
}

private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal<?> key, int i, Entry e) {
    Entry[] tab = table;
    int len = tab.length;

    while (e != null) {
        // 整個e是entry ，也就是一個弱參考
        ThreadLocal<?> k = e.get();
        //如果找到了，就回傳
        if (k == key)
            return e;
        if (k == null)
            //如果key為null，說明弱參考已經被回收了
            //那么就要在這里回收里面的value了
            expungeStaleEntry(i);
        else
            //如果key不是要找的那個，那說明有hash沖突，這里是處理沖突，找下一個entry
            i = nextIndex(i, len);
        e = tab[i];
    }
    return null;
}

真正回收 value 的是 expungeStaleEntry()方法，在 remove 和 set 方法中都會呼叫這個方法，

ThreadLocal 為了避免記憶體泄露，不僅使用了弱參考維護 key ，還在每個操作上檢查 key 是否被回收，進而再回收value，

3.4 總結

ThreadLocal 可能發生記憶體泄漏，
如果一直沒機會呼叫，set get remove 方法，記憶體泄漏依舊會發生，
所以養成良好的習慣，用完 ThreadLocal 變數就主動 remove 它，

4、四種參考型別

1、強參考

Object obj = new Object()，除非顯示將 obj 置空，否則GC不會回收，
應用場景：物件一般狀態，

2、軟參考

記憶體充足，不回收；只有記憶體不足，再回收，

SoftReference<String> softReference = new SoftReference<String>(str);

應用場景：物件快取，

3、弱參考

比軟參考更弱，被GC掃描到直接回收，
應用場景：物件快取，

4、虛參考

虛參考不會決定物件的生命周期，如果一個物件只有虛參考，那么和沒參考一樣，隨時被回收，
應用場景：用來跟蹤物件被GC回收的活動

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