ThreadLocal in Java had been introduced on JDK 1.2 but was later generified in JDK 1.5 to introduce type safety on ThreadLocal variable. ThreadLocal can be associated with Thread scope, all the code which is executed by Thread has access to ThreadLocal variables but two thread can not see each others ThreadLocal variable. Each thread holds an exclusive copy of ThreadLocal variable which becomes eligible to Garbage collection after thread finished or died, normally or due to any Exception, Given those ThreadLocal variable doesn't have any other live references. ThreadLocal variables in Java are generally private static fields in Classes and maintain its state inside Thread.

阅读更多:Java示例程序和教程中的ThreadLocal

从本质上讲，当您需要一个变量的值依赖于当前线程，并且不方便您以其他方式将值附加到线程(例如，子类化线程)。

典型的情况是，其他框架创建了运行代码的线程，例如servlet容器，或者使用ThreadLocal更有意义，因为你的变量“在它的逻辑位置”(而不是挂在thread子类或其他哈希映射中的变量)。

在我的网站上，我有一些关于何时使用ThreadLocal的进一步讨论和示例，您可能也会感兴趣。

有些人主张使用ThreadLocal作为一种方法，在某些并发算法中，当你需要线程号时，将“线程ID”附加到每个线程上(参见Herlihy & Shavit)。在这种情况下，检查你是否真的得到了好处!

可以使用threadlocal变量的两个用例- 1-当我们需要将状态与线程关联时(例如，用户ID或事务ID)。这通常发生在web应用程序中，每个发送到servlet的请求都有一个与之关联的唯一transactionID。

// This class will provide a thread local variable which
// will provide a unique ID for each thread
class ThreadId {
    // Atomic integer containing the next thread ID to be assigned
    private static final AtomicInteger nextId = new AtomicInteger(0);

    // Thread local variable containing each thread's ID
    private static final ThreadLocal<Integer> threadId =
        ThreadLocal.<Integer>withInitial(()-> {return nextId.getAndIncrement();});

    // Returns the current thread's unique ID, assigning it if necessary
    public static int get() {
        return threadId.get();
    }
}

注意，这里的withInitial方法是使用lambda表达式实现的。 2-另一个用例是当我们想要一个线程安全的实例时，我们不想使用同步，因为同步的性能成本更高。其中一种情况是使用SimpleDateFormat。由于SimpleDateFormat不是线程安全的，所以我们必须提供机制使其线程安全。

public class ThreadLocalDemo1 implements Runnable {
    // threadlocal variable is created
    private static final ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormat = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>(){
        @Override
        protected SimpleDateFormat initialValue(){
            System.out.println("Initializing SimpleDateFormat for - " + Thread.currentThread().getName() );
            return new SimpleDateFormat("dd/MM/yyyy");
        }
    };

    public static void main(String[] args) {
        ThreadLocalDemo1 td = new ThreadLocalDemo1();
        // Two threads are created
        Thread t1 = new Thread(td, "Thread-1");
        Thread t2 = new Thread(td, "Thread-2");
        t1.start();
        t2.start();
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Thread run execution started for " + Thread.currentThread().getName());
        System.out.println("Date formatter pattern is  " + dateFormat.get().toPattern());
        System.out.println("Formatted date is " + dateFormat.get().format(new Date()));
    } 

}

ThreadLocal will ensure accessing the mutable object by the multiple threads in the non synchronized method is synchronized, means making the mutable object to be immutable within the method. This is achieved by giving new instance of mutable object for each thread try accessing it. So It is local copy to the each thread. This is some hack on making instance variable in a method to be accessed like a local variable. As you aware method local variable is only available to the thread, one difference is; method local variables will not available to the thread once method execution is over where as mutable object shared with threadlocal will be available across multiple methods till we clean it up.

通过定义:

Java中的ThreadLocal类允许您创建这样的变量 只能在同一线程上读写。这样，即使是两个线程 正在执行相同的代码，并且该代码有一个对 变量ThreadLocal，那么两个线程不能看到彼此的线程 ThreadLocal变量。

java中的每个线程都包含ThreadLocalMap。 在哪里

Key = One ThreadLocal object shared across threads.
value = Mutable object which has to be used synchronously, this will be instantiated for each thread.

实现ThreadLocal:

现在为ThreadLocal创建一个包装器类，它将保存如下所示的可变对象(有或没有initialValue())。现在这个包装器的getter和setter将工作于threadlocal实例，而不是可变对象。

如果threadlocal的getter()在线程的threadlocalmap中没有找到任何值;然后它将调用initialValue()来获得它相对于线程的私有副本。

class SimpleDateFormatInstancePerThread {

    private static final ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormatHolder = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>() {

        @Override
        protected SimpleDateFormat initialValue() {
            SimpleDateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd") {
                UUID id = UUID.randomUUID();
                @Override
                public String toString() {
                    return id.toString();
                };
            };
            System.out.println("Creating SimpleDateFormat instance " + dateFormat +" for Thread : " + Thread.currentThread().getName());
            return dateFormat;
        }
    };

    /*
     * Every time there is a call for DateFormat, ThreadLocal will return calling
     * Thread's copy of SimpleDateFormat
     */
    public static DateFormat getDateFormatter() {
        return dateFormatHolder.get();
    }

    public static void cleanup() {
        dateFormatHolder.remove();
    }
}

现在wrapper.getDateFormatter()将调用threadlocal.get()并检查currentThread。threadLocalMap包含这个(threadlocal)实例。 如果是，返回对应threadlocal实例的值(SimpleDateFormat) 否则使用这个threadlocal实例initialValue()添加映射。

在此可变类上实现线程安全;每个线程都使用自己的可变实例，但使用相同的ThreadLocal实例。意味着所有线程将共享相同的ThreadLocal实例作为key，但不同的SimpleDateFormat实例作为value。

https://github.com/skanagavelu/yt.tech/blob/master/src/ThreadLocalTest.java

由于ThreadLocal是对给定线程中的数据的引用，因此在使用线程池的应用服务器中使用ThreadLocal时，可能会导致类加载泄漏。在使用ThreadLocal的remove()方法清理你get()或set()的任何ThreadLocals时，你需要非常小心。

如果你在完成时不清理，它持有的任何类的引用作为部署的webapp的一部分将保留在永久堆中，永远不会被垃圾收集。重新部署/取消部署webapp不会清除每个线程对你的webapp类的引用，因为线程不是你的webapp所拥有的。每次后续部署都将创建该类的新实例，该实例永远不会被垃圾收集。

由于java.lang.OutOfMemoryError: PermGen空间，你最终会出现内存不足的异常，在谷歌搜索之后可能只是增加-XX:MaxPermSize，而不是修复这个错误。

如果您最终遇到了这些问题，您可以通过使用Eclipse的Memory Analyzer和/或遵循Frank Kieviet的指南和后续内容来确定哪个线程和类保留了这些引用。

更新:重新发现Alex Vasseur的博客条目，它帮助我找到了一些我遇到的ThreadLocal问题。

什么时候?

当一个对象不是线程安全的时候，为了避免影响可伸缩性的同步，给每个线程一个对象，并保持它的线程作用域，即ThreadLocal。最常用但不是线程安全的对象之一是数据库Connection和JMSConnection。

如何?

例如，Spring框架通过将这些连接对象保存在ThreadLocal变量中，在幕后大量使用ThreadLocal来管理事务。在高层，当事务启动时，它获得连接(并禁用自动提交)并将其保存在ThreadLocal中。在进一步的db调用中，它使用相同的连接与db通信。最后，它从ThreadLocal获取连接，提交(或回滚)事务并释放连接。

我认为log4j也使用ThreadLocal来维护MDC。