ThreadLocal

基本介绍

介绍：

ThreadLocal类用来提供线程内部的局部变量。这种变量在多线程环境下访问时，保证各个线程的变量，相对独立于其他线程内的变量，Thread类的实例通常来说是private static类型的，用于关联线程与线程上下文。

作用：

提供线程内的局部变量，不同的线程之间不会相互干扰，这种变量在线程的生命周期内起作用，减少同一个线程内多个组件之间公共变量传递的复杂度。

总结：

1. 线程并发：在多线程并发的场景下
2. 传递数据：我们可以通过ThreadLocal在同一线程内，不同组件中传递公共变量
3. 线程隔离：每个线程的变量都是线程独立的，不会相互影响。

ThreadLocal类结构

public set(T t)：将变量绑定到当前线程中

public public T get()：获取当前线程绑定的变量

public setInitialValue()：获取当前线程变量的初始值

public remove()：移除设置的一个ThreadLocal对象

protected T initialValue()：默认返回null,子类可重写的方法，未set()先get()时，此方法会被调用。

ThreadLocal底层存储设计

jdk8中ThreadLocal的设计：每一个Thread维护一个ThreadLocalMap,这个map的key是threadLocal实例本身，value才是真正要存储的值Object。

1. 每一个Thread线程内部都有一个Map(ThreadLocalMap)
2. map里面存储ThreadLocal对象，和线程的变量副本（value）。
3. Thread内部的map是由ThreadLocal维护的，由ThreadLocal负责向map获取和设置线程的变量值。
4. 不同线程每次在获取副本值时，别的线程不能获取到当前线程的副本值，形成了副本的隔离，互不干扰。

• 这样设计的优点：

1. 每一个map存储的entry数量变少，减少hash冲突
2. Thread销毁时ThreadLocalMap也会随之销毁，减少内存的使用。

ThreadLocalMap底层分析

ThreadLocalMap是ThreadLocal的内部类，没有实现map接口，用独立的方式实现了map功能，其内部的Entry也是独立实现的。底层数组初始容量为16,临界值2/3，二倍扩容

• 构造方法

  首先创建了一个长度为16的Entry数组，然后计算出firstKey的索引，存储到table中，再设置size,临界值。

//构造方法（ThreadLocal,Value）
ThreadLocalMap(ThreadLocal<?> firstKey, Object firstValue) {
    //初始化table表，实际上是Entry类型的数组。初始大小为16
    table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
    //计算要索引位置
    int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);
    //存储
    table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);
    //表示map中存储的值多少
    size = 1;
    //设置临界值2/3
    setThreshold(INITIAL_CAPACITY);
}

• set(key,value)方法

  a.先计算出传入的key值的索引位置，此位置没有值就直接创建Entry对象插入，size加1，

  之后，调用cleanSomeSlots()方法清理key值为空的Entry对象。若调用此方法后没有清理任何Entry对象，且map中存储值达到了临界值就会进行rehash()的调用。

  b.有值，进入for循环，若两值的key相等，用新value替换旧value，退出此方法。

  若此位置的key为空，表示这是一个过期元素，用新元素替换过期元素,退出此方法。（此处进行了垃圾清理动作防止内存泄漏。即调用cleanSomeSlots()方法）

  for循环的方式：Entry[] table可以看作是一个环形数组，一直向后查找，直到找到空位置，或key相等的值

  ThreadLocalMap使用线性探测法解决哈希冲突的。Entry[] table可以看作是一个环形数组。

  该方法一次探测下一个地址，直到有空的地址后插入，整个空间都找不到空余的地址，则会产生溢出。

  举例：假设当前table的长度为16,若计算出来的索引值为14,且table[14]上已经有值，且其key值与当前值不一样就产生了hash冲突，这时判断table[15]，若还是冲突，就继续判断table[0]，以此类推直到可以插入。

• cleanSomeSlots()方法：将key为空，entry不为空的值的value,entry都置为空。

• rehash()方法：先进行一次全表扫描清理，清理过期的Entry。清理之后长度大于等于原长度的1/2就会进行2倍扩容。resize()方法的调用，

ThreadLocal内存泄露的根本原因：

threadLocalMap的生命周期与Thread一样长,如果没有手动删除对应的key就会导致内存泄漏。

ThreadLocal与Entry之间使用弱引用的原因：

因为在ThreadLocalMap中的set/getEntry方法中会对key进行判断是否为空，为空就将其对应的value也置为空。

当前线程仍在运行的前提下，程序员忘记调用remove()时，弱引用比强引用多了一层保障。当没有强引用引用ThreadLocal之后，只有弱引用的ThreadLocal将被回收掉，这时Entry中的key为空，在下一次ThreadLocalMap调用set/getEntry方法时会将value置为空，回收掉。从而避免内存泄漏。

ThreadLocal与Synchronized的区别：

ThreadLocal详解