一.對ThreadLocal的理解
ThreadLocal，很多地方叫做執行緒本地變數，也有些地方叫做執行緒本地儲存，其實意思差不多。可能很多朋友都知道ThreadLocal為變數在每個執行緒中都建立了一個副本，那麼每個執行緒可以訪問自己內部的副本變數。
這句話從字面上看起來很容易理解，但是真正理解並不是那麼容易。
我們還是先來看一個例子：
class ConnectionManager {
private static Connection connect = null;
public static Connection openConnection() {
if(connect == null){
connect = DriverManager.getConnection();
}
return connect;
}
public static void closeConnection() {
if(connect!=null)
connect.close();
}
}
`
假設有這樣一個資料庫連結管理類，這段程式碼在單執行緒中使用是沒有任何問題的，但是如果在多執行緒中使用呢？很顯然，在多執行緒中使用會存線上程安全問題：第一，這裡面的2個方法都沒有進行同步，很可能在openConnection方法中會多次建立connect；第二，由於connect是共享變數，那麼必然在呼叫connect的地方需要使用到同步來保障執行緒安全，因為很可能一個執行緒在使用connect進行資料庫操作，而另外一個執行緒呼叫closeConnection關閉連結。
所以出於執行緒安全的考慮，必須將這段程式碼的兩個方法進行同步處理，並且在呼叫connect的地方需要進行同步處理。
這樣將會大大影響程式執行效率，因為一個執行緒在使用connect進行資料庫操作的時候，其他執行緒只有等待。
那麼大家來仔細分析一下這個問題，這地方到底需不需要將connect變數進行共享？事實上，是不需要的。假如每個執行緒中都有一個connect變數，各個執行緒之間對connect變數的訪問實際上是沒有依賴關係的，即一個執行緒不需要關心其他執行緒是否對這個connect進行了修改的。
到這裡，可能會有朋友想到，既然不需要線上程之間共享這個變數，可以直接這樣處理，在每個需要使用資料庫連線的方法中具體使用時才建立資料庫連結，然後在方法呼叫完畢再釋放這個連線。比如下面這樣：
```java
class ConnectionManager {
private Connection connect = null;
public Connection openConnection() {
if(connect == null){
connect = DriverManager.getConnection();
}
return connect;
}
public void closeConnection() {
if(connect!=null)
connect.close();
}
}
class Dao{
public void insert() {
ConnectionManager connectionManager = new ConnectionManager();
Connection connection = connectionManager.openConnection();
//使用connection進行操作
connectionManager.closeConnection();
}
}
這樣處理確實也沒有任何問題，由於每次都是在方法內部建立的連線，那麼執行緒之間自然不存線上程安全問題。但是這樣會有一個致命的影響：導致伺服器壓力非常大，並且嚴重影響程式執行效能。由於在方法中需要頻繁地開啟和關閉資料庫連線，這樣不盡嚴重影響程式執行效率，還可能導致伺服器壓力巨大。
那麼這種情況下使用ThreadLocal是再適合不過的了，因為ThreadLocal在每個執行緒中對該變數會建立一個副本，即每個執行緒內部都會有一個該變數，且線上程內部任何地方都可以使用，執行緒之間互不影響，這樣一來就不存線上程安全問題，也不會嚴重影響程式執行效能。
但是要注意，雖然ThreadLocal能夠解決上面說的問題，但是由於在每個執行緒中都建立了副本，所以要考慮它對資源的消耗，比如記憶體的佔用會比不使用ThreadLocal要大。
二.深入解析ThreadLocal類
在上面談到了對ThreadLocal的一些理解，那我們下面來看一下具體ThreadLocal是如何實現的。
先了解一下ThreadLocal類提供的幾個方法：
public T get() { }
public void set(T value) { }
public void remove() { }
protected T initialValue() { }
get()方法是用來獲取ThreadLocal在當前執行緒中儲存的變數副本，set()用來設定當前執行緒中變數的副本，remove()用來移除當前執行緒中變數的副本，initialValue()是一個protected方法，一般是用來在使用時進行重寫的，它是一個延遲載入方法，下面會詳細說明。
首先我們來看一下ThreadLocal類是如何為每個執行緒建立一個變數的副本的。
先看下get方法的實現：
第一句是取得當前執行緒，然後通過getMap(t)方法獲取到一個map，map的型別為ThreadLocalMap。然後接著下面獲取到<key,value>鍵值對，注意這裡獲取鍵值對傳進去的是 this，而不是當前執行緒t。
如果獲取成功，則返回value值。
如果map為空，則呼叫setInitialValue方法返回value。
我們上面的每一句來仔細分析：
首先看一下getMap方法中做了什麼：
可能大家沒有想到的是，在getMap中，是呼叫當期執行緒t，返回當前執行緒t中的一個成員變數threadLocals。
那麼我們繼續取Thread類中取看一下成員變數threadLocals是什麼：
實際上就是一個ThreadLocalMap，這個型別是ThreadLocal類的一個內部類，我們繼續取看ThreadLocalMap的實現：
可以看到ThreadLocalMap的Entry繼承了WeakReference，並且使用ThreadLocal作為鍵值。
然後再繼續看setInitialValue方法的具體實現：
很容易瞭解，就是如果map不為空，就設定鍵值對，為空，再建立Map，看一下createMap的實現：
至此，可能大部分朋友已經明白了ThreadLocal是如何為每個執行緒建立變數的副本的：
首先，在每個執行緒Thread內部有一個ThreadLocal.ThreadLocalMap型別的成員變數threadLocals，這個threadLocals就是用來儲存實際的變數副本的，鍵值為當前ThreadLocal變數，value為變數副本（即T型別的變數）。
初始時，在Thread裡面，threadLocals為空，當通過ThreadLocal變數呼叫get()方法或者set()方法，就會對Thread類中的threadLocals進行初始化，並且以當前ThreadLocal變數為鍵值，以ThreadLocal要儲存的副本變數為value，存到threadLocals。
然後在當前執行緒裡面，如果要使用副本變數，就可以通過get方法在threadLocals裡面查詢。
下面通過一個例子來證明通過ThreadLocal能達到在每個執行緒中建立變數副本的效果：
public class Test {
ThreadLocal<Long> longLocal = new ThreadLocal<Long>();
ThreadLocal<String> stringLocal = new ThreadLocal<String>();
public void set() {
longLocal.set(Thread.currentThread().getId());
stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());
}
public long getLong() {
return longLocal.get();
}
public String getString() {
return stringLocal.get();
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final Test test = new Test();
test.set();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
Thread thread1 = new Thread(){
public void run() {
test.set();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
};
};
thread1.start();
thread1.join();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
}
}
這段程式碼的輸出結果為：
從這段程式碼的輸出結果可以看出，在main執行緒中和thread1執行緒中，longLocal儲存的副本值和stringLocal儲存的副本值都不一樣。最後一次在main執行緒再次列印副本值是為了證明在main執行緒中和thread1執行緒中的副本值確實是不同的。
總結一下：
1）實際的通過ThreadLocal建立的副本是儲存在每個執行緒自己的threadLocals中的；
2）為何threadLocals的型別ThreadLocalMap的鍵值為ThreadLocal物件，因為每個執行緒中可有多個threadLocal變數，就像上面程式碼中的longLocal和stringLocal；
3）在進行get之前，必須先set，否則會報空指標異常；
如果想在get之前不需要呼叫set就能正常訪問的話，必須重寫initialValue()方法。
因為在上面的程式碼分析過程中，我們發現如果沒有先set的話，即在map中查詢不到對應的儲存，則會通過呼叫setInitialValue方法返回i，而在setInitialValue方法中，有一個語句是T value = initialValue()， 而預設情況下，initialValue方法返回的是null。
看下面這個例子：
public class Test {
ThreadLocal<Long> longLocal = new ThreadLocal<Long>();
ThreadLocal<String> stringLocal = new ThreadLocal<String>();
public void set() {
longLocal.set(Thread.currentThread().getId());
stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());
}
public long getLong() {
return longLocal.get();
}
public String getString() {
return stringLocal.get();
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final Test test = new Test();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
Thread thread1 = new Thread(){
public void run() {
test.set();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
};
};
thread1.start();
thread1.join();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
}
}
在main執行緒中，沒有先set，直接get的話，執行時會報空指標異常。
但是如果改成下面這段程式碼，即重寫了initialValue方法：
public class Test {
ThreadLocal<Long> longLocal = new ThreadLocal<Long>(){
protected Long initialValue() {
return Thread.currentThread().getId();
};
};
ThreadLocal<String> stringLocal = new ThreadLocal<String>(){;
protected String initialValue() {
return Thread.currentThread().getName();
};
};
public void set() {
longLocal.set(Thread.currentThread().getId());
stringLocal.set(Thread.currentThread().getName());
}
public long getLong() {
return longLocal.get();
}
public String getString() {
return stringLocal.get();
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final Test test = new Test();
test.set();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
Thread thread1 = new Thread(){
public void run() {
test.set();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
};
};
thread1.start();
thread1.join();
System.out.println(test.getLong());
System.out.println(test.getString());
}
}
就可以直接不用先set而直接呼叫get了。
三.ThreadLocal的應用場景
最常見的ThreadLocal使用場景為 用來解決 資料庫連線、Session管理等。
如：
private static ThreadLocal<Connection> connectionHolder
= new ThreadLocal<Connection>() {
public Connection initialValue() {
return DriverManager.getConnection(DB_URL);
}
};
public static Connection getConnection() {
return connectionHolder.get();
}
private static final ThreadLocal threadSession = new ThreadLocal();
public static Session getSession() throws InfrastructureException {
Session s = (Session) threadSession.get();
try {
if (s == null) {
s = getSessionFactory().openSession();
threadSession.set(s);
}
} catch (HibernateException ex) {
throw new InfrastructureException(ex);
}
return s;
}