工作面试中经常遇到ThreadLocal，但是很多同学并不了解ThreadLocal实现原理，到底为什么会发生内存泄漏也是一知半解？今天一灯带你深入剖析ThreadLocal源码，总结ThreadLocal使用规范，解析ThreadLocal高频面试题。

1. ThreadLocal是什么

ThreadLocal是线程本地变量，就是线程的私有变量，不同线程之间相互隔离，无法共享，相当于每个线程拷贝了一份变量的副本。

目的就是在多线程环境中，无需加锁，也能保证数据的安全性。

2. ThreadLocal的使用

/**
 * @author 一灯架构
 * @apiNote ThreadLocal示例
 **/
public class ThreadLocalDemo {
    // 1. 创建ThreadLocal
    static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {
        // 2. 给ThreadLocal赋值
        threadLocal.set("关注公众号:一灯架构");
        // 3. 从ThreadLocal中取值
        String result = threadLocal.get();
        System.out.println(result); // 输出 关注公众号:一灯架构
        
        // 4. 删除ThreadLocal中的数据
        threadLocal.remove();
        System.out.println(threadLocal.get()); // 输出null
    }

}

ThreadLocal的用法非常简单，创建ThreadLocal的时候指定泛型类型，然后就是赋值、取值、删除值的操作。

不同线程之间，ThreadLocal数据是隔离的，测试一下：

/**
 * @author 一灯架构
 * @apiNote ThreadLocal示例
 **/
public class ThreadLocalDemo {
    // 1. 创建ThreadLocal
    static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {
        IntStream.range(0, 5).forEach(i -> {
          	// 创建5个线程，分别给threadLocal赋值、取值
            new Thread(() -> {
                // 2. 给ThreadLocal赋值
                threadLocal.set(i);
                // 3. 从ThreadLocal中取值
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                        + "," + threadLocal.get());
            }).start();
        });
    }

}

输出结果：

Thread-2,2
Thread-4,4
Thread-1,1
Thread-0,0
Thread-3,3

可以看出不同线程之间的ThreadLocal数据相互隔离，互不影响，这样的实现效果有哪些应用场景呢？

3. ThreadLocal应用场景

ThreadLocal的应用场景主要分为两类：

1. 避免对象在方法之间层层传递，打破层次间约束。

   比如用户信息，在很多地方都需要用到，层层往下传递，比较麻烦。这时候就可以把用户信息放到ThreadLocal中，需要的地方可以直接使用。

2. 拷贝对象副本，减少初始化操作，并保证数据安全。

   比如数据库连接、Spring事务管理、SimpleDataFormat格式化日期，都是使用的ThreadLocal，即避免每个线程都初始化一个对象，又保证了多线程下的数据安全。

使用ThreadLocal保证SimpleDataFormat格式化日期的线程安全，代码类似下面这样：

/**
 * @author 一灯架构
 * @apiNote ThreadLocal示例
 **/
public class ThreadLocalDemo {
    // 1. 创建ThreadLocal
    static ThreadLocal<SimpleDateFormat> threadLocal =
            ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));


    public static void main(String[] args) {
        IntStream.range(0, 5).forEach(i -> {
            // 创建5个线程，分别从threadLocal取出SimpleDateFormat，然后格式化日期
            new Thread(() -> {
                try {
                    System.out.println(threadLocal.get().parse("2022-11-11 00:00:00"));
                } catch (ParseException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }).start();
        });
    }

}

4. ThreadLocal实现原理

ThreadLocal底层使用ThreadLocalMap存储数据，而ThreadLocalMap内部是一个数组，数组里面存储的是Entry对象，Entry对象里面使用key-value存储数据，key是ThreadLocal实例对象本身，value是ThreadLocal的泛型对象值。

4.1 ThreadLocalMap源码

static class ThreadLocalMap {
    // Entry对象，WeakReference是弱引用，当没有引用指向时，会被GC回收
    static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
        // ThreadLocal泛型对象值
        Object value;
        // 构造方法，传参是key-value
        // key是ThreadLocal对象实例，value是ThreadLocal泛型对象值
        Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
            super(k);
            value = v;
        }
    }
  
    // Entry数组，用来存储ThreadLocal数据
    private Entry[] table;
    // 数组的默认容量大小
    private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
    // 扩容的阈值，默认是数组大小的三分之二
    private int threshold;

    private void setThreshold(int len) {
        threshold = len * 2 / 3;
    }
}

4.2 set方法源码

// 给ThreadLocal设值
public void set(T value) {
    // 获取当前线程对象
    Thread t = Thread.currentThread();
    // 获取此线程对象中的ThreadLocalMap对象
    Thre