ThreadLocal是什么
ThreadLocal 是 Java 提供的一个用于线程本地存储的类。它为每个线程提供独立的变量副本，确保变量在多线程环境下的线程安全。每个线程访问 ThreadLocal 时，都会有自己专属的变量副本，互不干扰，避免了并发访问时共享变量的竞争问题。
ThreadLocal的工作原理
ThreadLocal 的核心机制是为每个线程创建一个独立的副本，并且这个副本是存储在线程自身的内部结构中，而不是 ThreadLocal 实例中。它主要依赖于 Thread 类中的 ThreadLocalMap 来实现这一功能。
ThreadLocalMap
每个 Thread 对象内部维护了一个 ThreadLocalMap，用于存储线程的本地变量。ThreadLocalMap 是一个类似于哈希表的结构，其中 ThreadLocal 对象作为键，线程的本地变量副本作为值。
每次线程调用
ThreadLocal.set()方法时，实际上是将变量存储到该线程的ThreadLocalMap中，ThreadLocal实例作为键。当线程调用
ThreadLocal.get()方法时，会从当前线程的ThreadLocalMap中读取与ThreadLocal对象相关联的值。
public class ThreadLocalExample {
// 创建一个 ThreadLocal 变量，用于存储每个线程的本地变量副本
private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> 0);
public static void main(String[] args) {
// 创建第一个线程
Thread thread1 = new Thread(() -> {
// 设置线程本地变量
threadLocal.set(100);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + threadLocal.get());
}, "Thread-1");
// 创建第二个线程
Thread thread2 = new Thread(() -> {
// 设置线程本地变量
threadLocal.set(200);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + threadLocal.get());
}, "Thread-2");
// 启动两个线程
thread1.start();
thread2.start();
}
}输出结果：
Thread-1 : 100
Thread-2 : 200解释：
ThreadLocal为每个线程提供了它自己的变量副本。Thread-1设置了值100，Thread-2设置了值200。尽管它们都使用了相同的ThreadLocal实例，但由于每个线程都有独立的变量副本，因此线程之间的数据互不影响。这就相当于每个线程维护了自己的
ThreadLocalMap，并在其中存储该ThreadLocal及其对应的变量值。
弱引用的使用
ThreadLocalMap 使用了弱引用来引用 ThreadLocal 对象，这意味着如果某个 ThreadLocal 实例没有被其他对象强引用时，Java 垃圾回收器（GC）可以对其进行回收，避免内存泄漏。为了避免出现内存泄漏风险，开发者应该在使用完 ThreadLocal 变量后，主动调用 remove() 方法清理资源。
主要方法
set(T value)：将当前线程的局部变量值存储到ThreadLocalMap中。get()：获取当前线程的局部变量值。如果是第一次访问，没有值时，调用initialValue()设置默认值。remove()：移除当前线程的局部变量，避免线程池中线程复用导致的内存泄漏。initialValue()：ThreadLocal在首次调用get()时会调用它，用于为线程变量提供一个默认初始值。默认返回null，但可以通过重写该方法自定义初始值。
ThreadLocal的使用场景
1.用户会话管理：
在处理 HTTP 请求时，每个线程都代表一个用户请求。可以使用
ThreadLocal来存储每个线程的会话信息，如用户 ID、认证信息等，保证线程间的会话信息独立。
public class UserSession {
private static ThreadLocal<String> userSession = new ThreadLocal<>();
public static void set(String userId) {
userSession.set(userId);
}
public static String get() {
return userSession.get();
}
public static void remove() {
userSession.remove();
}
}2.数据库连接管理：
在一些数据库操作中，每个线程可能需要维护一个数据库连接。通过
ThreadLocal，可以确保每个线程都有一个独立的数据库连接，避免了多个线程竞争同一个连接。
public class DBConnectionManager {
private static ThreadLocal<Connection> connectionHolder = ThreadLocal.withInitial(() -> {
// 创建并返回数据库连接
return DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb", "user", "password");
});
public static Connection getConnection() {
return connectionHolder.get();
}
public static void closeConnection() throws SQLException {
Connection connection = connectionHolder.get();
if (connection != null) {
connection.close();
}
connectionHolder.remove();
}
}3.事务管理：
在事务管理中，可以通过
ThreadLocal来确保每个线程拥有独立的事务状态，从而保证事务的原子性和隔离性。Spring 的
TransactionSynchronizationManager就是通过ThreadLocal来存储当前线程的事务上下文信息。4.跨方法调用时传递上下文信息：
在分层架构中，不同层之间有时需要共享一些上下文信息（如用户权限、请求 ID 等），
ThreadLocal可以在方法间传递这些上下文信息，而无需将其作为参数传递。
public class RequestContext {
private static ThreadLocal<String> requestId = ThreadLocal.withInitial(UUID::randomUUID);
public static String getRequestId() {
return requestId.get();
}
public static void clear() {
requestId.remove();
}
}5.日志记录：
可以在日志系统中使用
ThreadLocal存储线程级别的上下文信息，比如requestId或traceId，这样在整个请求链中都可以记录统一的上下文信息，方便追踪日志。
ThreadLocal的优缺点
优点：
线程安全：
ThreadLocal提供了每个线程自己的独立变量副本，确保线程之间互不干扰，从而避免了线程安全问题。简化编程模型：避免了显式的同步锁的使用，简化了并发编程。
数据隔离：可以为每个线程提供单独的上下文环境，方便跨层传递数据，避免了参数传递的复杂性。
缺点：
内存泄漏：如果在线程池中使用
ThreadLocal而没有及时调用remove()，线程的局部变量可能不会被回收，导致内存泄漏问题。由于线程池中的线程会被复用，因此必须显式清理。滥用风险：
ThreadLocal在大量使用时，可能隐藏代码的上下文依赖，导致系统难以调试和维护。
注意事项
避免内存泄漏：当线程执行完成后，最好调用 ThreadLocal.remove() 方法清除局部变量，防止线程池复用时出现内存泄漏。
try {
// 使用 ThreadLocal
} finally {
threadLocal.remove();
}使用默认初始值：如果每个线程访问时需要有特定的初始值，最好重写
initialValue()方法，确保每次get()时有正确的默认值。跨线程通信的局限性：
ThreadLocal变量只对创建它的线程可见，如果需要在不同线程之间共享数据，ThreadLocal并不是适合的工具。
总结
ThreadLocal 提供了线程本地存储，保证每个线程都有自己独立的变量副本，适用于场景如会话管理、数据库连接、事务管理、跨层数据传递等。
它通过 ThreadLocalMap 为每个线程存储本地变量，并通过弱引用机制来避免内存泄漏。
使用 ThreadLocal 可以减少锁的使用和同步开销，但需要谨慎处理内存泄漏风险。
