深刻解析ThreadLocal和ThreadLocalMap

　　ThreadLocal概述
　　ThreadLocal是線程變量，ThreadLocal中填充的變量屬於當時線程，該變量對其餘線程而言是阻隔的。ThreadLocal爲變量在每一個線程中都創立了一個副本，那麼每一個線程可以拜訪本身內部的副本變量。
　　它具備3個特性：
　　線程併發：在多線程併發場景下運用。
　　傳遞數據：可以通過ThreadLocal在同一線程，不一樣組件中傳遞公共變量。
　　線程阻隔：每一個線程變量都是獨立的，不會相互影響。
　　在不運用ThreadLocal的狀況下，變量不阻隔，獲得的成果具備隨機性。
　　publicclassDemo{
　　privateStringvariable;publicStringgetVariable(){returnvariable;
　　}publicvoidsetVariable(Stringvariable){this.variable=variable;
　　}publicstaticvoidmain(String[]args){
　　Demodemo=newDemo();for(inti=0;i<5;i++){newThread(()->{
　　demo.setVariable(Thread.currentThread().getName());
　　System.out.println(Thread.currentThread().getName()+""+demo.getVariable());
　　}).start();
　　}
　　}
　　}
　　輸出成果：
　　ViewCode
　　在不運用ThreadLocal的狀況下，變量阻隔，每一個線程有本身專屬的本地變量variable，線程綁定了本身的variable，只對本身綁定的變量進行讀寫操做。
　　publicclassDemo{
　　privateThreadLocalvariable=newThreadLocal<>();publicStringgetVariable(){returnvariable.get();
　　}publicvoidsetVariable(Stringvariable){this.variable.set(variable);
　　}publicstaticvoidmain(String[]args){
　　Demodemo=newDemo();for(inti=0;i<5;i++){newThread(()->{
　　demo.setVariable(Thread.currentThread().getName());
　　System.out.println(Thread.currentThread().getName()+""+demo.getVariable());
　　}).start();
　　}
　　}
　　}
　　輸出成果：
　　ViewCode
　　synchronized和ThreadLocal的比較
　　上述需求，通過synchronized加鎖一樣也能完成。但是加鎖對功用和併發性有必定的影響，線程拜訪變量只能排隊等候順次操做。TreadLocal不加鎖，多個線程可以併發對變量進行操做。
　　publicclassDemo{
　　privateStringvariable;publicStringgetVariable(){returnvariable;
　　}publicvoidsetVariable(Stringvariable){this.variable=variable;
　　}publicstaticvoidmain(String[]args){
　　Demodemo=newDemo1();for(inti=0;i<5;i++){newThread(()->{
　　synchronized(Demo.class){
　　demo.setVariable(Thread.currentThread().getName());
　　System.out.println(Thread.currentThread().getName()+""+demo.getVariable());
　　}
　　}).start();
　　}
　　}
　　}
　　ThreadLocal和synchronized都是用於處理多線程併發拜訪資源的問題。ThreadLocal是以空間換時間的思路，每一個線程都擁有一份變量的複製，而後完成變量阻隔，互相不干擾。重視的重點是線程之間數據的相互阻隔關係。synchronized是以時間換空間的思路，只供給一個變量，線程只能通過排隊拜訪。重視的是線程之間拜訪資源的同步性。ThreadLocal可以帶來更好的併發性，在多線程、高併發的環境中更爲合適一些。
　　ThreadLocal運用場景
　　轉帳業務的例子
　　JDBC關於業務原子性的控制可以通過setAutoCommit(false)設置爲業務手動提交，成功後commit，失敗後rollback。在多線程的場景下，在service層敞開業務時用的connection和在dao層拜訪數據庫的connection應該要堅持一致，因此併發時，線程只能阻隔操做自已的connection。
　　處理計劃1：service層的connection目標做爲參數傳遞給dao層運用，業務操做放在同步代碼塊中。
　　存在問題：傳參提升了代碼的耦合程度，加鎖下降了程序的功用。
　　處理計劃2：當需求獲取connection目標的時分，通過ThreadLocal目標的get辦法直接獲取當時線程綁定的銜接目標運用，假如銜接目標是空的，則去銜接池獲取銜接，並通過ThreadLocal目標的set辦法綁定到當時線程。運用完以後調用ThreadLocal目標的remove辦法解綁銜接目標。
　　ThreadLocal的優點：
　　可以方便地傳遞數據：保存每一個線程綁定的數據，需求的時分可以直接獲取，防止了傳參帶來的耦合。
　　可以堅持線程間阻隔：數據的阻隔在併發的狀況下也能堅持一致性，防止了同步的功用損失。
　　ThreadLocal的原理
　　每一個ThreadLocal保護一個ThreadLocalMap，Map的Key是ThreadLocal實例自身，value是要存儲的值。
　　每一個線程內部都有一個ThreadLocalMap，Map裏邊寄存的是ThreadLocal目標和線程的變量副本。Thread內部的Map通過ThreadLocal目標來保護，向map獲取和設置變量副本的值。不一樣的線程，每次獲取變量值時，只能獲取本身目標的副本的值。完成了線程之間的數據阻隔。
　　JDK1.8的規劃比較於以前的規劃（通過ThreadMap保護了多個線程和線程變量的對應關係，key是Thread目標，value是線程變量）的優勢在於，每一個Map存儲的Entry數量變少了，線程越多鍵值對越多。如今的鍵值對的數量是由ThreadLocal的數量決議的，通常狀況下ThreadLocal的數量少於線程的數量，而且並非每一個線程都需求創立ThreadLocal變量。當Thread毀掉時，ThreadLocal也會隨之毀掉，削減了內存的運用，以前的計劃中線程毀掉後，ThreadLocalMap依然存在。
　　ThreadLocal源碼解析
　　set辦法
　　首要獲取線程，而後獲取線程的Map。假如Map不爲空則將當時ThreadLocal的引證做爲key設置到Map中。假如Map爲空，則創立一個Map並設置初始值。
　　get辦法
　　首要獲取當時線程，而後獲取Map。假如Map不爲空，則Map依據ThreadLocal的引證來獲取Entry，假如Entry不爲空，則獲取到value值，回來。假如Map爲空或者Entry爲空，則初始化並獲取初始值value，而後用ThreadLocal引證和value做爲key和value創立一個新的Map。
　　remove辦法
　　刪除當時線程中保存的ThreadLocal對應的實體entry。
　　initialValue辦法
　　該辦法的第一次調用發做在當線程通過get辦法拜訪線程的ThreadLocal值時。除非線程先調用了set辦法，在這種狀況下，initialValue纔不會被這個線程調用。每一個線程最多調用順次這個辦法。
　　該辦法只回來一個null，假如想要線程變量有初始值需求通過子類承繼ThreadLocal的辦法去重寫此辦法，通常可以通過匿名內部類的辦法完成。這個辦法是protected潤飾的，是爲了讓子類覆蓋而規劃的。
　　ThreadLocalMap源碼剖析
　　ThreadLocalMap是ThreadLocal的靜態內部類，沒有完成Map接口，獨立完成了Map的功用，內部的Entry也是獨立完成的。
　　與HashMap相似，初始容量默認是16，初始容量有必要是2的整數冪。通過Entry類的數據table寄存數據。size是寄存的數量，threshold是擴容閾值。
　　Entry承繼自WeakReference，key是弱引證，其意圖是將ThreadLocal目標的生命週期和線程生命週期解綁。
　　弱引證和內存走露
　　內存溢出：沒有知足的內存供申請者供給
　　內存走露：程序中已動態分配的堆內存因爲某種緣由程序未開釋或沒法開釋，造成體系內存的糟蹋，致使程序運轉速度減慢甚至體系潰散等驗證後溝。內存走露的堆積會致使內存溢出。
　　弱引證：廢物收回器一旦發現了弱引證的目標，不論內存是否知足，都會收回它的內存。
　　內存走露的根源是ThreadLocalMap和Thread的生命週期是同樣長的。
　　假如在ThreadLocalMap的key運用強引證仍是沒法徹底防止內存走露，ThreadLocal運用完後，ThreadLocalReference被收回，但是Map的Entry強引證了ThreadLocal，ThreadLocal就沒法被收回，因爲強引證鏈的存在，Entry沒法被收回，最後會內存走露。
　　在實際狀況中，ThreadLocalMap中運用的key爲ThreadLocal的弱引證，value是強引證。假如ThreadLocal沒有被外部強引證的話，在廢物收回的時分，key會被整理，value不會。這樣ThreadLocalMap就出現了爲null的Entry。假如不作任何措施，value永久不會被GC收回，就會產生內存走露。
　　ThreadLocalMap中考慮到這個狀況，在set、get、remove操做後，會整理掉key爲null的記錄（將value也置爲null）。運用完ThreadLocal後最後手動調用remove辦法（刪除Entry）。
　　也就是說，運用完ThreadLocal後，線程依然運轉，假如忘記調用remove辦法，弱引證比強引證可以多一層確保，弱引證的ThreadLocal會被收回，對應的value會在下一次ThreadLocalMap調用get、set、remove辦法的時分被剷除，而後防止了內存走露。
　　Hash抵觸的處理
　　ThreadLocalMap的構造辦法
　　構造函數創立一個長隊爲16的Entry數組，而後覈算firstKey的索引，存儲到table中，設置size和threshold。
　　firstKey.threadLocalHashCode&(INITIAL_CAPACITY-1)用來覈算索引，nextHashCode是Atomicinteger類型的，Atomicinteger類是供給原子操做的Integer類，通過線程安全的辦法來加減，適合高併發運用。
　　每次在當時值上加上一個HASH_INCREMENT值，這個值和斐波拉契數列有關，主要意圖是爲了讓哈希碼可以均勻的分佈在2的n次方的數組裏，而後儘可能的防止抵觸。
　　當size爲2的冪次的時分，hashCode&(size-1)至關於取模運算hashCode%size，位運算比取模更高效一些。爲了運用這種取模運算，一切size有必要是2的冪次。這樣一來，在確保索引不越界的狀況下，削減抵觸的次數。
　　ThreadLocalMap的set辦法
　　ThreadLocalMao運用了線性勘探法來處理抵觸。線性勘探法勘探下一個地址，找到空的地址則刺進，若整個空間都沒有空餘地址，則產生溢出。例如：長度爲8的數組中，當時key的hash值是6，6的方位已經被佔用了，則hash值加一，尋覓7的方位，7的方位也被佔用了，回到0的方位。直到可以刺進爲止，可以將這個數組看成一個環形數組。