ThreadLocal

ThreadLocal 介绍

在多线程编程中，共享数据可能导致一系列的问题，如数据竞争和线程安全性问题。ThreadLocal（线程局部变量）是Java中一种解决多线程共享数据问题的机制。

ThreadLocal是Java中的一个类，用于提供线程本地变量。它允许你创建的变量只在访问它的线程中存在，不同线程间互不影响。每个线程都持有一个该变量的副本，而不是共享同一个实例。

在使用时可以将参数设置到 ThreadLocal 中，在任务执行时从 ThreadLocal 中获取参数。这样可以实现线程隔离的参数传递。例如：

常用的数据库连接池、Session等也是通过ThreadLocal实现的，比如：

ThreadLocal底层原理

ThreadLocal的实现原理主要依赖于Thread类中的ThreadLocalMap，这是一个由ThreadLocal作为键、值为存储的数据的Map。每个线程都有一个ThreadLocalMap实例，用于存储该线程的所有ThreadLocal变量的副本。

首先我们看下ThreadLocal的get方法：

首先获取当前线程对象t, 然后从线程t中获取到ThreadLocalMap属性

如果当前线程的ThreadLocalMap已经初始化(即不为null) 并且存在以当前ThreadLocal对象为Key的值, 则直接返回当前线程要获取的对象

如果当前线程的ThreadLocalMap已经初始化(即不为null)但是不存在以当前ThreadLocal对象为Key的的对象, 那么重新创建一个对象, 并且添加到当前线程的ThreadLocalMap中,并返回

如果当前线程的threadLocals属性还没有被初始化, 则重新创建一个ThreadLocalMap对象, 并且创建一个对象并添加到ThreadLocalMap对象中并返回

set方法也是获取当前线程对象t, 然后从线程t中获取到ThreadLocalMap属性，然后将值放在ThreadLocalMap中。

Thread类的属性如下：

ThreadLocalMap内部结构

Entry 类

ThreadLocal 引用：使用弱引用 WeakReference 来持有 ThreadLocal 对象，这样可以避免内存泄漏问题。当 ThreadLocal 对象被垃圾回收时，对应的 Entry 也会被回收。

value 属性：存储实际的 ThreadLocal 变量值。

Entry 数组

ThreadLocalMap 内部使用一个 Entry 数组来保存所有的 ThreadLocal 变量。数组的大小是 2 的幂次方，通过哈希值与数组长度取模来确定存储位置，以提高访问效率。

由于 ThreadLocalMap 的键是弱引用，一旦 ThreadLocal 对象被垃圾回收，对应的 Entry 也会被回收，从而避免了强引用造成的内存泄漏。但要注意，如果 ThreadLocal 变量不再使用，应该及时调用 remove 方法，以便将其从 ThreadLocalMap 中移除，避免无谓的引用持续存在。

InheritableThreadLocal

itl介绍

ThreadLocal通过线程隔离解决同一个线程中参数传递的问题，在父子线程中，子线程如果想获取父线程的参数，这样就行不通了，因为前面的ThreadLocal的getMap、createMap都是对ThreadLocals进行的操作，而ThreadLocalMap又是线程私有的无法继承给子线程。好在JDK的InheritableThreadLocal为我们解决了该问题。

InheritableThreadLocal 的用法与 ThreadLocal 类似，但是它提供了一种父线程传递值给子线程的机制。以下是基本用法：

在这个示例中，子线程可以获取到主线程设置的 InheritableThreadLocal 变量的值。

itl实现原理

InheritableThreadLocal 的实现原理与 ThreadLocal 类似，都是通过在每个线程中维护一个映射（ThreadLocalMap）来实现的。但是，不同之处在于 InheritableThreadLocal 在创建子线程时，会将父线程的 InheritableThreadLocal 变量的值复制给子线程，以实现值的继承。

下面是线程初始化时会判断父线程的inheritableThreadLocals是否为空，如果不为空就将当前线程的inheritableThreadLocals设置为父线程的inheritableThreadLocals。

transmittable-thread-local

ttl介绍

如果需要在线程池中共享数据，而不会受到线程复用和数据不一致的影响，可以考虑使用 ThreadLocal 的替代方案，如使用 InheritableThreadLocal 或者在任务中显式传递参数来共享数据。

阿里巴巴开源的 TransmittableThreadLocal(TTL)。TransmittableThreadLocal类继承并加强了 JDK 内置的InheritableThreadLocal类，在使用线程池等会池化复用线程的执行组件情况下，提供ThreadLocal值的传递功能，解决异步执行时上下文传递的问题。

ttl实现原理

首先看下官网给的时序图：

我们看下TtlRunnable的核心代码：

首先调用replay对参数进行备份，然后执行逻辑，最后在finally块中对之前的参数进行还原。

总结：

ThreadLocal：不会传递threadLocal副本到子线程中。

InheritableThreadLocal：在子线程创建的时候，父线程会把threadLocal拷贝到子线中。

TransmittableThreadLocal：解决了InheritableThreadLocal中线程池复用线程时，变量传递的问题。

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