上一篇是分享的是《pring Boot中AOP与SpEL》，这篇分享的是《ThreadLocal应用与原理》。

ThreadLocal应用与原理

在解决多线程并发平安的办法中，最罕用的办法，就是应用锁，通过锁来管制多个不同线程对临界区的拜访。
然而，无论是什么样的锁，乐观锁或者乐观锁，都会在并发抵触的时候对性能产生肯定的影响。
那有没有一种办法，能够彻底防止竞争呢？
答案是必定的，这就是ThreadLocal。
从字面意思上看，ThreadLocal能够解释成线程的局部变量，也就是说一个ThreadLocal的变量只有以后本身线程能够拜访，别的线程都拜访不了，那么天然就防止了线程竞争。
因而，ThreadLocal提供了一种不同凡响的线程平安形式，它不是在产生线程抵触时想方法解决抵触，而是彻底的防止了抵触的产生。
ThreadLocal的根本应用
创立一个ThreadLocal对象：

private ThreadLocal localInt = new ThreadLocal<>();

上述代码创立一个localInt变量，因为ThreadLocal是一个泛型类，这里指定了localInt的类型为整数。
上面展现了如果设置和获取这个变量的值：

public int setAndGet(){ localInt.set(8); return localInt.get(); }

上述代码设置变量的值为8，接着获得这个值。

因为ThreadLocal里设置的值，只有以后线程本人看得见，这意味着你不可能通过其余线程为它初始化值。为了补救这一点，ThreadLocal提供了一个withInitial()办法对立初始化所有线程的ThreadLocal的值：

private ThreadLocal localInt = ThreadLocal.withInitial(() -> 6);

上述代码将ThreadLocal的初始值设置为6，这对整体线程都是可见的。

ThreadLocal的实现原理
ThreadLocal变量只在单个线程内可见，那它是如何做到的呢？咱们先从最根本的get()办法说起：

public T get() {    //取得以后线程    Thread t = Thread.currentThread();    //每个线程 都有一个本人的ThreadLocalMap，    //ThreadLocalMap里就保留着所有的ThreadLocal变量    ThreadLocalMap map = getMap(t);    if (map != null) {        //ThreadLocalMap的key就是以后ThreadLocal对象实例，        //多个ThreadLocal变量都是放在这个map中的        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);        if (e != null) {            @SuppressWarnings("unchecked")            //从map里取出来的值就是咱们须要的这个ThreadLocal变量            T result = (T)e.value;            return result;        }    }    // 如果map没有初始化，那么在这里初始化一下    return setInitialValue();}

能够看到，所谓的ThreadLocal变量就是保留在每个线程的map中的。这个map就是Thread对象中的threadLocals字段。如下：

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

ThreadLocal.ThreadLocalMap是一个比拟非凡的Map，它的每个Entry的key都是一个弱援用：

static class Entry extends WeakReference> {    /** The value associated with this ThreadLocal. */    Object value;    //key就是一个弱援用    Entry(ThreadLocal k, Object v) {        super(k);        value = v;    }}

这样设计的益处是，如果这个变量不再被其余对象应用时，能够主动回收这个ThreadLocal对象，防止可能的内存泄露（留神，Entry中的value，仍然是强援用，如何回收，见下文合成）。

了解ThreadLocal中的内存透露问题
尽管ThreadLocalMap中的key是弱援用，当不存在内部强援用的时候，就会主动被回收，然而Entry中的value仍然是强援用。这个value的援用链条如下：

能够看到，只有当Thread被回收时，这个value才有被回收的机会，否则，只有线程不退出，value总是会存在一个强援用。然而，要求每个Thread都会退出，是一个极其刻薄的要求，对于线程池来说，大部分线程会始终存在在零碎的整个生命周期内，那样的话，就会造成value对象呈现透露的可能。解决的办法是，在ThreadLocalMap进行set(),get(),remove()的时候，都会进行清理：

以getEntry()为例：

private Entry getEntry(ThreadLocal key) {    int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);    Entry e = table[i];    if (e != null && e.get() == key)        //如果找到key，间接返回        return e;    else        //如果找不到，就会尝试清理，如果你总是拜访存在的key，那么这个清理永远不会进来        return getEntryAfterMiss(key, i, e);}

上面是getEntryAfterMiss()的实现：

private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal key, int i, Entry e) {    Entry[] tab = table;    int len = tab.length;    while (e != null) {        // 整个e是entry ，也就是一个弱援用        ThreadLocal k = e.get();        //如果找到了，就返回        if (k == key)            return e;        if (k == null)            //如果key为null，阐明弱援用曾经被回收了            //那么就要在这里回收外面的value了            expungeStaleEntry(i);        else            //如果key不是要找的那个，那阐明有hash抵触，这里是解决抵触，找下一个entry            i = nextIndex(i, len);        e = tab[i];    }    return null;}

真正用来回收value的是expungeStaleEntry()办法，在remove()和set()办法中，都会间接或者间接调用到这个办法进行value的清理：

从这里能够看到，ThreadLocal为了防止内存泄露，也算是花了一番大心理。不仅应用了弱援用保护key，还会在每个操作上查看key是否被回收，进而再回收value。

然而从中也能够看到，ThreadLocal并不能100%保障不产生内存透露。

比方，很可怜的，你的get()办法总是拜访固定几个始终存在的ThreadLocal，那么清理动作就不会执行，如果你没有机会调用set()和remove()，那么这个内存透露仍然会产生。

因而，一个良好的习惯仍然是：当你不须要这个ThreadLocal变量时，被动调用remove()，这样对整个零碎是有益处的。

ThreadLocalMap中的Hash抵触解决
ThreadLocalMap作为一个HashMap和java.util.HashMap的实现是不同的。对于java.util.HashMap应用的是链表法来解决抵触：

然而，对于ThreadLocalMap，它应用的是简略的线性探测法，如果产生了元素抵触，那么就应用下一个槽位寄存：

具体来说，整个set()的过程如下：

能够被继承的ThreadLocal——InheritableThreadLocal
在理论开发过程中，咱们可能会遇到这么一种场景。主线程开了一个子线程，然而咱们心愿在子线程中能够拜访主线程中的ThreadLocal对象，也就是说有些数据须要进行父子线程间的传递。比方像这样：

public static void main(String[] args) {    ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal();    IntStream.range(0,10).forEach(i -> {        //每个线程的序列号，心愿在子线程中可能拿到        threadLocal.set(i);        //这里来了一个子线程，咱们心愿能够拜访下面的threadLocal        new Thread(() -> {            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + threadLocal.get());        }).start();        try {            Thread.sleep(1000);        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }    });}

执行上述代码，你会看到：

Thread-0:nullThread-1:nullThread-2:nullThread-3:null

因为在子线程中，是没有threadLocal的。如果咱们心愿子线能够看到父线程的ThreadLocal，那么就能够应用InheritableThreadLocal。顾名思义，这就是一个反对线程间父子继承的ThreadLocal，将上述代码中的threadLocal应用InheritableThreadLocal：

InheritableThreadLocal threadLocal = new InheritableThreadLocal();

再执行，就能看到：

Thread-0:0Thread-1:1Thread-2:2Thread-3:3Thread-4:4

能够看到，每个线程都能够拜访到从父过程传递过去的一个数据。尽管InheritableThreadLocal看起来挺不便的，然而仍然要留神以下几点：

变量的传递是产生在线程创立的时候，如果不是新建线程，而是用了线程池里的线程，就不灵了

变量的赋值就是从主线程的map复制到子线程，它们的value是同一个对象，如果这个对象自身不是线程平安的，那么就会有线程平安问题

写在最初的话
明天，咱们介绍了ThreadLocal，ThreadLocal在Java的多线程开发中有着非常重要的作用。

在这里，咱们介绍了ThreadLocal的根本应用和实现原理，尤其重点介绍了基于以后实现原理下可能存在的内存透露问题。

最初，还介绍了一个用于在父子线程间传递数据的非凡的ThreadLocal实现，心愿对大家有所帮忙。

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