ThreadLocal详解 - 教程

一、底层原理

1.数据结构

• 每个 Thread 内部维护一个 ThreadLocalMap（类似 HashMap）。
• ThreadLocalMap 的 Key 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：

static class ThreadLocalMap {
static class Entry extends WeakReference> {
/** 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：

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：

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）。