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ThreadLocal可以被理解为线程的本地变量。它提供了一种将变量与线程关联起来的机制，使得每个线程都可以拥有自己独立的变量副本，互不干扰。
在多线程编程中通常解决线程安全的问题，我们会利用synchronzed或者lock控制线程对临界区资源的同步顺序从而解决线程安全的问题，但是这种加锁的方式会让未获取到锁的线程进行阻塞等待，很显然这种方式的时间效率并不是很好。并且共享变量的访问往往是一个潜在的线程安全问题。通过使用ThreadLocal，我们可以为每个线程创建一个独立的变量副本，使得每个线程都可以独立地操作该变量，而不会对其他线程产生影响。这种方式实际上是通过空间换时间的方式，通过增加内存占用来避免线程间的竞争和同步机制。
ThreadLocal类实际上是一个容器，内部维护了一个ThreadLocalMap，其中的键值对以线程作为键，变量副本作为值。每个线程访问ThreadLocal变量时，实际上是在操作自己的变量副本，线程之间互不干扰。
需要注意的是，使用ThreadLocal时要注意及时清理不再使用的变量副本，以避免内存泄漏。通常在使用完ThreadLocal后，应该调用其remove方法移除当前线程的变量副本。
总结起来，ThreadLocal提供了一种简便的方式，使得每个线程都可以拥有自己独立的变量副本，实现线程间的数据隔离，从而避免了一些多线程环境下的竞争和同步问题。这是一种以空间换时间的策略，通过增加内存占用来提高程序的并发性能和线程安全性。
ThreadLocal的实现原理是通过每个线程维护一个ThreadLocalMap来实现。ThreadLocal是一个泛型类，通过调用set方法将值存放在当前线程的ThreadLocalMap中，以ThreadLocal实例为key，值为value进行存储。而get方法则是通过ThreadLocal实例作为key从ThreadLocalMap中获取对应的值。
具体实现原理如下：
1. ThreadLocal类中定义了一个静态内部类ThreadLocalMap，该类是ThreadLocal的一个成员变量，用于存储线程局部变量。
2. 在调用ThreadLocal的set方法时，会首先获取当前线程的ThreadLocalMap对象。如果ThreadLocalMap对象存在，则以当前ThreadLocal实例为key，将value存储在ThreadLocalMap中。如果ThreadLocalMap对象不存在，则创建一个新的ThreadLocalMap对象，并将其与当前线程关联。
3. 在调用ThreadLocal的get方法时，同样会先获取当前线程的ThreadLocalMap对象。然后通过ThreadLocal实例作为key，从ThreadLocalMap中取出对应的值。
4. 在调用ThreadLocal的remove方法时，会先获取当前线程的ThreadLocalMap对象，然后从ThreadLocalMap中删除以当前ThreadLocal实例为key的键值对。
总结一下，ThreadLocal的实现原理就是通过每个线程维护一个ThreadLocalMap，使用ThreadLocal实例作为key，将值存储在ThreadLocalMap中，实现了线程间的隔离和数据的独立访问。这样就保证了每个线程都可以独立地访问自己的ThreadLocal变量，而不会受到其他线程的干扰。
- public class main {
- // 创建一个ThreadLocal对象，用于存储线程局部变量
- private static ThreadLocal
threadLocal = new ThreadLocal<>(); -
- public static void main(String[] args) {
- // 在主线程中设置ThreadLocal的值
- threadLocal.set("MainValue");
-
- // 创建两个子线程并启动
- Thread thread1 = new Thread(new MyRunnable("Thread1"));
- Thread thread2 = new Thread(new MyRunnable("Thread2"));
- thread1.start();
- thread2.start();
-
- try {
- // 等待两个子线程执行完毕
- thread1.join();
- thread2.join();
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
-
- // 获取主线程中的ThreadLocal的值并打印
- System.out.println("主线程中的ThreadLocal的值：" + threadLocal.get());
-
- // 调用remove方法清除主线程中的ThreadLocal的值
- threadLocal.remove();
-
- // 再次获取主线程中的ThreadLocal的值并打印
- System.out.println("主线程中的ThreadLocal的值：" + threadLocal.get());
- }
-
- // 自定义Runnable类，用于在每个线程中访问ThreadLocal变量
- private static class MyRunnable implements Runnable {
- private String name;
-
- public MyRunnable(String name) {
- this.name = name;
- }
-
- @Override
- public void run() {
- // 在当前线程中设置ThreadLocal的值
- threadLocal.set(name + "Value");
-
- // 在当前线程中获取ThreadLocal的值并打印
- System.out.println(name + "线程中的ThreadLocal的值：" + threadLocal.get());
-
- // 调用remove方法清除当前线程中的ThreadLocal的值
- threadLocal.remove();
-
- // 再次获取当前线程中的ThreadLocal的值并打印
- System.out.println(name + "线程中的ThreadLocal的值：" + threadLocal.get());
- }
- }
- }
代码分析：
注意：使用了多线程来访问和设置ThreadLocal变量。由于多线程的执行顺序和调度是不确定的，因此每次运行的结果可能会不同。
因为在多线程环境下，每个线程都有自己的副本，称为线程局部变量。而ThreadLocal对象就是用来存储线程局部变量的。在代码中，主线程设置了threadLocal的值为"MainValue"，而两个子线程分别设置了threadLocal的值为"Thread1Value"和"Thread2Value"。
由于线程调度的不确定性，不同的线程可能会以不同的顺序运行，这导致了每次运行的结果可能会不同。例如，在某一次运行中，主线程先执行，然后是Thread1线程，最后是Thread2线程；而在另一次运行中，可能是Thread2线程先执行，然后是Thread1线程，最后是主线程。
因此，每次运行的输出结果取决于各个线程的执行顺序和调度情况，所以会出现不一样的结果。
ThreadLocalMap是ThreadLocal的核心实现类，用于存储线程局部变量。ThreadLocalMap是一个自定义的哈希表，它使用了开放地址法来解决哈希冲突。每个Thread对象都有自己的ThreadLocalMap对象，用于存储线程局部变量。
ThreadLocalMap中的每个元素都是一个Entry对象，Entry包含了线程局部变量的键值对，其中键是ThreadLocal对象，值是线程局部变量的值。Entry内部还包含了一些相关的操作方法，例如get()方法获取线程局部变量的值，set()方法设置线程局部变量的值等。下面分别介绍Entry的数据结构、set()方法、getEntry()方法和remove()方法。
- static class Entry extends WeakReference
> { - /** 与此 ThreadLocal 关联的值。*/
- Object value;
-
- Entry(ThreadLocal k, Object v) {
- super(k);
- value = v;
- }
- }
可以看到，Entry类继承了WeakReference
- public void set(ThreadLocal key, Object value) {
- // 获取当前线程的ThreadLocalMap对象
- ThreadLocalMap map = getMap(Thread.currentThread());
- if (map != null)
- // 如果ThreadLocalMap不为null，则将key和value放入map中
- map.set(key, value);
- else
- // 如果ThreadLocalMap为null，则创建一个新的ThreadLocalMap对象，并将key和value放入其中
- createMap(key, value);
- }
set()方法用于设置线程局部变量的值，首先通过getMap(Thread.currentThread())方法获取当前线程的ThreadLocalMap对象，如果该对象不为null，则将键值对放入ThreadLocalMap中；否则，调用createMap(key, value)方法创建一个新的ThreadLocalMap对象，并将键值对放入其中。
- private Entry getEntry(ThreadLocal key) {
- int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
- Entry e = table[i];
- if (e != null && e.get() == key) return e;
- else return getEntryAfterMiss(key, i, e);
- }
-
- private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal key, int i, Entry e) {
- Entry[] tab = table;
- int len = tab.length;
-
- while (e != null) {
- ThreadLocal k = e.get();
- if (k == key)
- return e;
- if (k == null)
- expungeStaleEntry(i);
- else
- i = nextIndex(i, len);
- e = tab[i];
- }
- return null;
- }
getEntry()方法用于获取与指定ThreadLocal对象关联的Entry对象。首先通过key.threadLocalHashCode & (table.length - 1)计算哈希值，然后在table数组中查找对应位置上的Entry对象。如果找到的Entry对象不为null且其引用的ThreadLocal对象与指定ThreadLocal对象相同，则返回该Entry对象；否则，调用getEntryAfterMiss(key, i, e)方法在table数组中的其他位置继续查找。
如果在查找的过程中发现Entry对象的引用为null，则需要调用expungeStaleEntry(i)方法将table数组中对应位置的Entry对象置为null。如果最终仍然没有找到与指定ThreadLocal对象关联的Entry对象，则返回null。
- public void remove() {
- ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
- if (m != null)
- m.remove(this);
- }
remove()方法用于清除当前线程中指定ThreadLocal对象的值。首先通过getMap(Thread.currentThread())方法获取当前线程的ThreadLocalMap对象，如果该对象不为null，则调用m.remove(this)方法将指定ThreadLocal对象的值清除掉；否则，不做任何操作。
ThreadLocal的主要作用是提供线程局部变量，即每个线程都拥有自己的变量副本，互相之间不会相互干扰。 ThreadLocal 的使用场景如下：
需要注意的是，在使用ThreadLocal时，要避免内存泄漏问题。因为ThreadLocal弱引用的特性，如果没有及时清理线程的引用，可能会导致对象无法回收，造成内存泄漏。因此，在不再使用ThreadLocal时，要调用remove()方法主动清除数据，或者使用ThreadLocal的initialValue()方法设置初始值，以确保资源能够正确释放。