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前面在我的GitHub仓库 V-LoggingTool 中有简单的使用过ThreadLocal，主要用在了切面类中，功能上需要取到前置增强拦截到的用户信息暂存，执行到后置增强时从该ThreadLocal中取出用户信息并使用。
今天咱们就唠唠ThreadLocal的相关知识，了解一下他的数据结构、用法、原理等。咱们层层深入…
看了网上不少关于ThreadLocal的讲解，源码比较简单但是对于Thread、ThreadLocal、ThreadLocalMap的关系讲的有点晦涩，尤其是那张亘古不变的ThreadLocal的内部结构图，额…我真的看了很久才明白是怎么回事。
ThreadLocal是一个本地线程副本变量工具类，主要用于将私有线程和该线程存放的副本对象做一个映射，各个线程之间的变量互不干扰。
官方说的还是比较明白了，提炼关键字工具类，在我看来ThreadLocal就是提供给每个线程操作变量的工具类，做到了线程之间的变量隔离目的
接下来就是看图说话：
每个Thread线程内部都有一个ThreadLocalMap。Map里面存储线程本地对象ThreadLocal（key）和线程的变量副本（value）。Thread内部的Map是由ThreadLocal维护，ThreadLocal负责向map获取和设置线程的变量值。一个Thread可以有多个ThreadLocal。每个线程都有其独有的Map结构，而Map中存有的是ThreadLocal为Key变量副本为Vaule的键值对，以此达到变量隔离的目的。
平时是怎么使用ThreadLocal的?
package threadlocal; /** * @Auther: Xianglei * @Company: Java编程之道 * @Date: 2020/7/2 21:44 * @Version 1.0 */ public class main { private static ThreadLocal<String> sThreadLocal = new ThreadLocal<>(); public static void main(String args[]) { sThreadLocal.set("这是在主线程中"); System.out.println("线程名字：" + Thread.currentThread().getName() + "---" + sThreadLocal.get()); //线程a new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { sThreadLocal.set("这是在线程a中"); System.out.println("线程名字：" + Thread.currentThread().getName() + "---" + sThreadLocal.get()); } }, "线程a").start(); //线程b new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { sThreadLocal.set("这是在线程b中"); System.out.println("线程名字：" + Thread.currentThread().getName() + "---" + sThreadLocal.get()); } }, "线程b").start(); //线程c new Thread(() -> { sThreadLocal.set("这是在线程c中"); System.out.println("线程名字：" + Thread.currentThread().getName() + "---" + sThreadLocal.get()); }, "线程c").start(); } }输出结果如下
线程名字：main---这是在主线程中 线程名字：线程b---这是在线程b中 线程名字：线程a---这是在线程a中 线程名字：线程c---这是在线程c中 Process finished with exit code 0可以看出每个线程各通过ThreadLocal对自己ThreadLocalMap中的数据存取并没有出现脏读的现象。就是因为每个线程内部已经存储了ThreadLocal为Key变量副本为Vaule的键值对。（隔离了）
可能你有点懵，ThreadLocal是怎么把变量复制到Thread的ThreadLocalMap中的？
咱们接着唠…
当我们初始化一个线程的时候其内部干去创建了一个ThreadLocalMap的Map容器待用。
public class Thread implements Runnable { /* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained * by the ThreadLocal class. */ ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null; }当ThreadLocalMap被创建加载的时候其静态内部类Entry也随之加载，完成初始化动作。
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> { /** The value associated with this ThreadLocal. */ Object value; Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) { super(k); value = v; } }到此，线程Thread内部的Map容器初始化完毕，那么它又是如何和ThreadLocal缠上关系，ThreadLocal又是如何管理键值对的关系。
我们就其核心方法分析一下内部的逻辑，同时解答上述存在的疑问：
set()方法用于保存当前线程的副本变量值。
get()方法用于获取当前线程的副本变量值。
initialValue()为当前线程初始副本变量值。
remove()方法移除当前线程的副本变量值。
解说一下你就懂了：
当我们在Thread内部调用set方法时:
第一步会去获取调用当前方法的线程Thread。然后顺其自然的拿到当前线程内部的ThreadLocalMap容器。最后就把变量副本给丢进去。没了…懂了吗，ThreadLocal（就认为是个维护线程内部变量的工具！）只是在Set的时候去操作了Thread内部的·ThreadLocalMap将变量拷贝到了Thread内部的Map容器中，Key就是当前的ThreadLocal,Value就是变量的副本。
清除Map中的KV
/** * Removes the current thread's value for this thread-local * variable. If this thread-local variable is subsequently * {@linkplain #get read} by the current thread, its value will be * reinitialized by invoking its {@link #initialValue} method, * unless its value is {@linkplain #set set} by the current thread * in the interim. This may result in multiple invocations of the * <tt>initialValue</tt> method in the current thread. * * @since 1.5 */ public void remove() { ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread()); if (m != null) m.remove(this); } ThreadLocalMap getMap(Thread t) { return t.threadLocals; } /** * Remove the entry for key. */ private void remove(ThreadLocal<?> key) { Entry[] tab = table; int len = tab.length; int i = key.threadLocalHashCode & (len-1); for (Entry e = tab[i]; e != null; e = tab[i = nextIndex(i, len)]) { if (e.get() == key) { e.clear(); expungeStaleEntry(i); return; } } }下面再认识一下ThreadLocalMap，一个真正存储（隔离）数据的东西。
ThreadLocalMap是ThreadLocal的内部类，实现了一套自己的Map结构，咱们看一下内部的继承关系就一目了然。
其Entry使用的是K-V方式来组织数据，Entry中key是ThreadLocal对象，且是一个弱引用（弱引用，生命周期只能存活到下次GC前）。
对于弱引用引发的问题我们最后再说。
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> { /** The value associated with this ThreadLocal. */ Object value; Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) { super(k); value = v; } }ThreadLocalMap的成员变量
static class ThreadLocalMap { /** * The initial capacity -- MUST be a power of two. */ private static final int INITIAL_CAPACITY = 16; /** * The table, resized as necessary. * table.length MUST always be a power of two. */ private Entry[] table; /** * The number of entries in the table. */ private int size = 0; /** * The next size value at which to resize. */ private int threshold; // Default to 0 }ThreaLocalMap中没有采用传统的调用ThreadLocal的hashcode方法（继承自object的hashcode），而是调用nexthashcode，源码如下：
private final int threadLocalHashCode = nextHashCode(); private static AtomicInteger nextHashCode = new AtomicInteger(); //1640531527 能够让hash槽位分布相当均匀 private static final int HASH_INCREMENT = 0x61c88647; private static int nextHashCode() { return nextHashCode.getAndAdd(HASH_INCREMENT); }和HashMap的最大的不同在于，ThreadLocalMap解决Hash冲突的方式就是简单的步长加1或减1及线性探测，寻找下一个相邻的位置。
/** * Increment i modulo len. */ private static int nextIndex(int i, int len) { return ((i + 1 < len) ? i + 1 : 0); } /** * Decrement i modulo len. */ private static int prevIndex(int i, int len) { return ((i - 1 >= 0) ? i - 1 : len - 1); }ThreadLocalMap采用线性探测的方式解决Hash冲突的效率很低，如有大量不同的ThreadLocal对象放入map中时发送冲突。所以建议每个线程只存一个变量（一个ThreadLocal）就不存在Hash冲突的问题，如果一个线程要保存set多个变量，就需要创建多个ThreadLocal，多个ThreadLocal放入Map中时会极大的增加Hash冲突的可能。
清楚意思吗？当你在一个线程需要保存多个变量时，你以为是多次set？你错了你得创建多个ThreadLocal，多次set的达不到存储多个变量的目的。
sThreadLocal.set("这是在线程a中");看看官话，为什么要用弱引用。
To help deal with very large and long-lived usages, the hash table entries use WeakReferences for keys. 为了处理非常大和生命周期非常长的线程，哈希表使用弱引用作为 key。
生命周期长：暂时可以想到线程池中的线程ThreadLocal在没有外部对象强引用时如Thread，发生GC时弱引用Key会被回收，而Value是强引用不会回收，如果创建ThreadLocal的线程一直持续运行如线程池中的线程，那么这个Entry对象中的value就有可能一直得不到回收，发生内存泄露。
key 如果使用强引用：引用的ThreadLocal的对象被回收了，但是ThreadLocalMap还持有ThreadLocal的强引用，如果没有手动删除，ThreadLocal不会被回收，导致Entry内存泄漏。
key 使用弱引用：引用的ThreadLocal的对象被回收了，由于ThreadLocalMap持有ThreadLocal的弱引用，即使没有手动删除，ThreadLocal也会被回收。value在下一次ThreadLocalMap调用set,get，remove的时候会被清除。
Java8中已经做了一些优化如，在ThreadLocal的get()、set()、remove()方法调用的时候会清除掉线程ThreadLocalMap中所有Entry中Key为null的Value，并将整个Entry设置为null，利于下次内存回收。
Java8中for循环遍历整个Entry数组，遇到key=null的就会替换从而避免内存泄露的问题。
private int expungeStaleEntry(int staleSlot) { Entry[] tab = table; int len = tab.length; // expunge entry at staleSlot tab[staleSlot].value = null; tab[staleSlot] = null; size--; // Rehash until we encounter null Entry e; int i; for (i = nextIndex(staleSlot, len); (e = tab[i]) != null; i = nextIndex(i, len)) { ThreadLocal<?> k = e.get(); if (k == null) { e.value = null; tab[i] = null; size--; } else { int h = k.threadLocalHashCode & (len - 1); if (h != i) { tab[i] = null; while (tab[h] != null) h = nextIndex(h, len); tab[h] = e; } } } return i; }通常ThreadLocalMap的生命周期跟Thread（注意线程池中的Thread）一样长，如果没有手动删除对应key（线程使用结束归还给线程池了，其中的KV不再被使用但又不会GC回收，可认为是内存泄漏），一定会导致内存泄漏，但是使用弱引用可以多一层保障：弱引用ThreadLocal会被GC回收，不会内存泄漏，对应的value在下一次ThreadLocalMap调用set,get,remove的时候会被清除，Java8已经做了上面的代码优化。
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