ThreadLocal的学习

1.ThreadLocal是什么？

ThreadLocal对象可以提供局部变量，每个线程Thread拥有一份自己的副本变量，每个线程Thread拥有一份自己的副本变量，多个线程互不干扰。

2.ThreadLocal的数据结构

Thread类有一个类型为ThreadLocal.ThreadLocalMap的实例变量threadlocals

也就是说每个线程都有一个自己的ThreadLocalMap

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals=null;

ThreadLocalMap中维护了k-v形式的Entry对象

其中key视为ThreadLocal，value就是我们在ThreadLocal中存储的值

ThreadLocalMap有点类似HashMap的结构，只是HashMap是由数组+链表实现的，而ThreadLocalMap中没有链表结构

注意：

key并不是ThreadLocal本身，而是它的一个弱引用（因为继承自WeakReference）

由此，ThreadLocal本身是不存储值的，我们在使用其对应的set和get方法的时候都是操作的其对应的ThreadLocalMap对象。

也就是说每个线程在往ThreadLocal里存值的时候都会往自己的ThreadLocalMap里存，读也是以ThreadLocal作为引用，在自己的map里找对应的key。这就是线程隔离。

Java的四种引用类型

Java中由值类型也有引用类型，引用类型一般是针对Java中的对象来说的。

Java为引用类型专门定义了一个类叫做Reference。

Reference是跟Java垃圾回收机制息息相关的类。

1. 强引用 Strong Reference

   Java中的引用默认就是强引用，任何一个对象的赋值操作就产生了对这个对象的强引用

   Object obj=new Object()
   

   我们new了一个Object对象并将其赋值给obj，这个boj就是new Object()的强引用

   强引用的特征就是只要有强引用存在，被引用的对象就不会被回收（也就是new Object()不会被回收）

2. 软引用 Soft Reference

   只有在内存不足的情况下，被引用的对象才会被回收

   public class SoftReference<T> extends Reference<T>{
           public SoftReference(T referent) {
               /**/
           }
           public SoftReference(T referent, ReferenceQueue<? super T> q) {
               /**/
           }
   
   }
   

   SoftReference继承自Reference，有两种构造函数

   T referent：就是软引用对象

   ReferenceQueue<? super T> q：就是用来存储封装的待回收的Reference对象，eferenceQueue中的对象是由Reference类中的ReferenceHandler内部类进行处理的。

3. 弱引用 Weak Reference

   弱引用和软引用类似，但是弱引用的对象（即被引用的对象）只要垃圾回收执行不管内存是否充足都会被回收（只有弱引用的时候）

4. 虚引用 Phantom Reference

   虚引用是最弱的引用，引用的是需要被垃圾回收的对象

   虚引用中唯一的作用就是用队列接收对象即将死亡的通知

   所以在类的定义中，get一直返回的都是null

   PhantomReference只有一个构造函数并且必须传入ReferenceQueue

   public class PhantomReference<T> extends Reference<T>{
       public PhantomReference(T referent, ReferenceQueue<? super T> q){
           /**/
       }
   }
   

   ReferenceQueue<? super T> q：就是用来存储封装的待回收的Reference对象。

   虚引用跟踪垃圾回收器（gc）收集对象的活动，在GC的过程中，如果发现有PhantomReference，GC则会将引用放到ReferenceQueue中，由程序员自己处理（这个和软引用是不一样的）

   当程序员调用ReferenceQueue.pull()方法，将引用出ReferenceQueue移除之后，Reference对象会变成Inactive状态，意味着被引用的对象可以被回收了。

3.ThreadLocal为什么会出现内存泄露？

在当前线程正在运行的时候，如果发生GC，此时ThreadLocal对象没有被其它地方强引用的时候（即只有弱引用），key指向的ThreadLocal的虚引用就会立即断开（因为弱引用指向的对象被垃圾回收了）

这时就会出现ThreadLocalMap中存在key为null的Entry

并且只要当前线程不结束，该ThreadLocalMap对象就会一直存在，无法回收（因为ThreadLocalMap还存在强引用：value本身就存着一个强引用对象）

此时就导致了内存泄露

既然会出现内存泄露为什么Entry的key还要使用弱引用？

为什么要用弱引用呢？

因为假设我们让key强引用ThreadLocal会导致该对象用永远无法gc

如何避免内存泄露？

其实ThreadLocalMap在设计时采取了一些措施来避免这种key为null、value不为null的对象占用内存

具体措施就是在我们调用ThreadLoca的set、get、remove方法时都会将这些key为null的对象清掉，避免因无法回收而导致内存泄露

如果没有及时使用remove方法会导致什么问题？

1. 假设分配了ThreadLocal对象但是并没有执行get、set、remove方法会导致不能有效地清除null对象

2. 因为ThreadLocal时属于某个线程的，而在使用线程池的情况下，这些线程都是可重复利用的、存活时间长的线程，因此不及时使用remove方法不仅会导致内存泄露问题，还会引发一些功能逻辑问题

   例如，B请求和A请求分配到了线程池中的同一个线程，那么他们拿到的ThreadLocal可能是一样的