一文搞懂 ThreadLocal 原理( 二 ) _ThreadLocal

下面是 javaspecialists 中一篇文章对它的介绍：

This number represents the golden ratio (sqrt(5)-1) times two to the power of 31 ((sqrt(5)-1) * (2^31)). The result is then a golden number, either 2654435769 or -1640531527.

下面用例子来证明下：

private static final int HASH_INCREMENT = 0x61c88647;public static void main(String[] args) throws Exception {int n = 5;int max = 2 << (n - 1);for (int i = 0; i < max; i++) {System.out.print(i * HASH_INCREMENT & (max - 1));System.out.print(" ");}}

运行结果为：0 7 14 21 28 3 10 17 24 31 6 13 20 27 2 9 16 23 30 5 12 19 26 1 8 15 22 29 4 11 18 25
可以发现元素索引值完美的散列在数组当中，并没有出现冲突。
ThreadLocalMap除了上述属性外，还有一个重要的属性 ThreadLocalMap，ThreadLocalMap 是 ThreadLocal 的静态内部类，当一个线程有多个 ThreadLocal 时，需要一个容器来管理多个 ThreadLocal，ThreadLocalMap 的作用就是管理线程中多个 ThreadLocal，源码如下：

static class ThreadLocalMap { /*** 键值对实体的存储结构*/ static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {// 当前线程关联的 value，这个 value 并没有用弱引用追踪Object value;/*** 构造键值对** @param k k 作 key,作为 key 的 ThreadLocal 会被包装为一个弱引用* @param v v 作 value*/Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {super(k);value = https://www.isolves.com/it/cxkf/bk/2020-07-29/v;} } // 初始容量，必须为 2 的幂 private static final int INITIAL_CAPACITY = 16; // 存储 ThreadLocal 的键值对实体数组，长度必须为 2 的幂 private Entry[] table; // ThreadLocalMap 元素数量 private int size = 0; // 扩容的阈值，默认是数组大小的三分之二 private int threshold;}

从源码中看到 ThreadLocalMap 其实就是一个简单的 Map 结构，底层是数组，有初始化大小，也有扩容阈值大小，数组的元素是 Entry，Entry 的 key 就是 ThreadLocal 的引用，value 是 ThreadLocal 的值。ThreadLocalMap 解决 hash 冲突的方式采用的是线性探测法，如果发生冲突会继续寻找下一个空的位置。
这样的就有可能会发生内存泄漏的问题，下面让我们进行分析：
ThreadLocal 内存泄漏ThreadLocal 在没有外部强引用时，发生 GC 时会被回收，那么 ThreadLocalMap 中保存的 key 值就变成了 null，而 Entry 又被 threadLocalMap 对象引用，threadLocalMap 对象又被 Thread 对象所引用，那么当 Thread 一直不终结的话，value 对象就会一直存在于内存中，也就导致了内存泄漏，直至 Thread 被销毁后，才会被回收。
那么如何避免内存泄漏呢？
在使用完 ThreadLocal 变量后，需要我们手动 remove 掉，防止 ThreadLocalMap 中 Entry 一直保持对 value 的强引用，导致 value 不能被回收，其中 remove 源码如下所示：

/** * 清理当前 ThreadLocal 对象关联的键值对 */public void remove() { // 返回当前线程持有的 map ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread()); if (m != null) {// 从 map 中清理当前 ThreadLocal 对象关联的键值对m.remove(this); }}

remove 方法的时序图如下所示：

文章插图

remove 方法是先获取到当前线程的 ThreadLocalMap，并且调用了它的 remove 方法，从 map 中清理当前 ThreadLocal 对象关联的键值对，这样 value 就可以被 GC 回收了。
那么 ThreadLocal 是如何实现线程隔离的呢？
ThreadLocal 的 set 方法我们先去看下 ThreadLocal 的 set 方法，源码如下：
【一文搞懂 ThreadLocal 原理】

/** * 为当前 ThreadLocal 对象关联 value 值 * * @param value 要存储在此线程的线程副本的值 */public void set(T value) { // 返回当前ThreadLocal所在的线程 Thread t = Thread.currentThread(); // 返回当前线程持有的map ThreadLocalMap map = getMap(t); if (map != null) {// 如果 ThreadLocalMap 不为空，则直接存储<ThreadLocal, T>键值对map.set(this, value); } else {// 否则，需要为当前线程初始化 ThreadLocalMap，并存储键值对 <this, firstValue>createMap(t, value); }}

set 方法的作用是把我们想要存储的 value 给保存进去。set 方法的流程主要是：