ThreadLocal
ThreadLocal是线程本地变量，就是线程的私有变量；不同线程之间相互隔离，无法共享，相当于每个线程拷贝了一份变量的副本。
源码解析
ThreadLocal底层使用ThreadLocalMap存储数据；
而ThreadLocalMap内部是一个数组；
数组里面存储的是Entry对象；
Entry对象里面使用key-value存储数据；
key是ThreadLocal实例对象本身，value是ThreadLocal的泛型对象值。
ThreadLocalMap源码
java
static class ThreadLocalMap {
// Entry对象，WeakReference是弱引用，当没有引用指向时，会被GC回收
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
// ThreadLocal泛型对象值
Object value;
// 构造方法，传参是key-value
// key是ThreadLocal对象实例，value是ThreadLocal泛型对象值
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
// Entry数组，用来存储ThreadLocal数据
private Entry[] table;
// 数组的默认容量大小
private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
// 扩容的阈值，默认是数组大小的三分之二
private int threshold;
private void setThreshold(int len) {
threshold = len * 2 / 3;
}
}set方法源码
java
// 给ThreadLocal设值
public void set(T value) {
// 获取当前线程对象
Thread t = Thread.currentThread();
// 获取此线程对象中的ThreadLocalMap对象
ThreadLocalMap map = getMap(t);
// 如果ThreadLocal已经设过值，直接设值，否则初始化
if (map != null)
// 设值的key就是当前ThreadLocal对象实例，value是ThreadLocal泛型对象值
map.set(this, value);
else
// 初始化ThreadLocalMap
createMap(t, value);
}实际的set方法源码：
java
// key就是当前ThreadLocal对象实例，value是ThreadLocal泛型对象值
private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {
// 获取ThreadLocalMap中的Entry数组
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
// 计算key在数组中的下标，也就是ThreadLocal的hashCode和数组大小-1取余
int i = key.threadLocalHashCode & (len - 1);
// 查找流程：从下标i开始，判断下标位置是否有值，
// 如果有值判断是否等于当前ThreadLocal对象实例，等于就覆盖，否则继续向后遍历数组，直到找到空位置
for (Entry e = tab[i];
e != null;
// nextIndex 就是让在不超过数组长度的基础上，把数组的索引位置 + 1
e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
ThreadLocal<?> k = e.get();
// 如果等于当前ThreadLocal对象实例，直接覆盖
if (k == key) {
e.value = value;
return;
}
// 当前key是null，说明ThreadLocal对象实例已经被GC回收了，直接覆盖
if (k == null) {
replaceStaleEntry(key, value, i);
return;
}
}
// 找到空位置，创建Entry对象
tab[i] = new Entry(key, value);
int sz = ++size;
// 当数组大小大于等于扩容阈值(数组大小的三分之二)时，进行扩容
if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
rehash();
}set方法具体流程如下：
从源码和流程图中得知，ThreadLocal是通过线性探测法解决哈希冲突的，线性探测法具体赋值流程如下：
- 通过key的hashcode找到数组下标
- 如果数组下标位置是空或者等于当前ThreadLocal对象，直接覆盖值结束
- 如果不是空，就继续向下遍历，遍历到数组结尾后，再从头开始遍历，直到找到数组为空的位置，在此位置赋值结束
线性探测法这种特殊的赋值流程，导致取值的时候，也要走一遍类似的流程。
get方法源码
java
// 从ThreadLocal从取值
public T get() {
// 获取当前线程对象
Thread t = Thread.currentThread();
// 获取此线程对象中的ThreadLocalMap对象
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
// 通过ThreadLocal实例对象作为key，在Entry数组中查找数据
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
// 如果不为空，表示找到了，直接返回
if (e != null) {
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
// 如果ThreadLocalMap是null，就执行初始化ThreadLocalMap操作
return setInitialValue();
}再看一下具体的遍历Entry数组的逻辑：
java
// 具体的遍历Entry数组的方法
private Entry getEntry(ThreadLocal<?> key) {
// 通过hashcode计算数组下标位置
int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
Entry e = table[i];
// 如果下标位置对象不为空，并且等于当前ThreadLocal实例对象，直接返回
if (e != null && e.get() == key)
return e;
else
// 如果不是，需要继续向下遍历Entry数组
return getEntryAfterMiss(key, i, e);
}再看一下线性探测法特殊的取值方法：
java
// 如果不是，需要继续向下遍历Entry数组
private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal<?> key, int i, Entry e) {
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
// 循环遍历数组，直到找到ThreadLocal对象，或者遍历到数组为空的位置
while (e != null) {
ThreadLocal<?> k = e.get();
// 如果等于当前ThreadLocal实例对象，表示找到了，直接返回
if (k == key)
return e;
// key是null，表示ThreadLocal实例对象已经被GC回收，就帮忙清除value
if (k == null)
expungeStaleEntry(i);
else
// 索引位置+1，表示继续向下遍历
i = nextIndex(i, len);
e = tab[i];
}
return null;
}
// 索引位置+1，表示继续向下遍历，遍历到数组结尾，再从头开始遍历
private static int nextIndex(int i, int len) {
return ((i + 1 < len) ? i + 1 : 0);
}ThreadLocal的get方法流程如下：
remove方法源码
remove方法流程跟set、get方法类似，都是遍历数组，找到ThreadLocal实例对象后，删除key、value，再删除Entry对象结束。
java
public void remove() {
// 获取当前线程的ThreadLocalMap对象
ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
if (m != null)
m.remove(this);
}
// 具体的删除方法
private void remove(ThreadLocal<?> key) {
ThreadLocal.ThreadLocalMap.Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
// 计算数组下标
int i = key.threadLocalHashCode & (len - 1);
// 遍历数组，直到找到空位置，
// 或者值等于当前ThreadLocal对象，才结束
for (ThreadLocal.ThreadLocalMap.Entry e = tab[i];
e != null;
e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
// 找到后，删除key、value，再删除Entry对象
if (e.get() == key) {
e.clear();
expungeStaleEntry(i);
return;
}
}
}示例
java
public class ThreadLocalDemo {
// 1. 创建ThreadLocal
static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();
public static void main(String[] args) {
// 2. 给ThreadLocal赋值
threadLocal.set("给ThreadLocal赋值");
// 3. 从ThreadLocal中取值
String result = threadLocal.get();
System.out.println(result);
// 4. 删除ThreadLocal中的数据
threadLocal.remove();
// 输出null
System.out.println(threadLocal.get());
}
}ThreadLocal使用注意事项
使用ThreadLocal结束，一定要调用remove方法，清理掉threadLocal数据。
java
public class ThreadLocalDemo {
// 1. 创建ThreadLocal
static ThreadLocal<User> threadLocal = new ThreadLocal<>();
public void method() {
try {
User user = getUser();
// 2. 给threadLocal赋值
threadLocal.set(user);
// 3. 执行其他业务逻辑
doSomething();
} finally {
// 4. 清理threadLocal数据
threadLocal.remove();
}
}
}如果忘了调用remove方法，可能会导致两个严重的问题：
导致内存溢出
如果线程的生命周期很长，一直往ThreadLocal中放数据，却没有删除，最终产生OOM
导致数据错乱
如果使用了线程池，一个线程执行完任务后并不会被销毁，会继续执行下一个任务，导致下个任务访问到了上个任务的数据。
ThreadLocal应用场景
ThreadLocal的应用场景主要分为两类：
避免对象在方法之间层层传递，打破层次间约束。比如用户信息，在很多地方都需要用到，层层往下传递，比较麻烦。这时候就可以把用户信息放到ThreadLocal中，需要的地方可以直接使用。
拷贝对象副本，减少初始化操作，并保证数据安全。比如数据库连接、Spring事务管理、SimpleDataFormat格式化日期，都是使用的ThreadLocal，即避免每个线程都初始化一个对象，又保证了多线程下的数据安全。
例如，使用ThreadLocal保证SimpleDataFormat格式化日期的线程安全：
java
public class ThreadLocalDemo {
// 1. 创建ThreadLocal
static ThreadLocal<SimpleDateFormat> threadLocal =
ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
public static void main(String[] args) {
IntStream.range(0, 5).forEach(i -> {
// 创建5个线程，分别从threadLocal取出SimpleDateFormat，然后格式化日期
new Thread(() -> {
try {
System.out.println(threadLocal.get().parse("2022-11-11 00:00:00"));
} catch (ParseException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}).start();
});
}
}