ThreadLocal源碼學習筆記
一丶ThreadLocal結構
每一個Thread對象都有一個名為threadLocals類型為ThreadLocal.ThreadLocalMap的屬性，ThreadLocal.ThreadLocalMap對象內部存在一個Entry數組，其中存儲的Entry對象key是ThreadLocal,value便是我們綁定在執行緒上的值。ThreadLocal可以做到執行緒隔離是由於每一個執行緒對象持有一個ThreadLocalMap，每一個執行緒對ThreadLocalMap的處理是互不影響的。之所以持有的是ThreadLocalMap，是執行緒可能使用多個ThreadLocal存儲數據，比如在Spring事務同步管理器中TransactionSynchronizationManager包含三個ThreadLocal對象，一個管理事務相關資源，一個管理當前事務需要回調的同步介面，一個管理事務名稱，三個ThreadLocal對象對應著當前Thread持有的ThreadLocal.ThreadLocalMap中Entry數組的的三個Entry
二丶源碼學習
1.set(T value)——向ThreadLocal中設置值
拿到當前執行緒Thread.currentThread()這是一個Native方法，getMap方法便是獲取執行緒中的ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals屬性，包裝成方法便於子類重寫覆蓋。如果當前執行緒的ThreadLocalMap 不為空那麼向ThreadLocalMap 中設置值，反之調用createMap初始化map。通常第一次設置值的時候ThreadLocalMap為空。
2.createMap(Thread t, T firstValue)——為執行緒初始化ThreadLocalMap
方法很簡單直接調用ThreadLocalMap的構造函數，在研究此構造函數之前我們先看下ThreadLocalMap的結構，其包含一個Entry數組，其中Entry繼承了WeakReference
2.1為什麼這裡Entry保存ThreadLocal類型的key使用弱引用：
我們知道弱引用具備的性質：在垃圾回收器執行緒掃描它所管轄的記憶體區域的過程中，一旦發現了只具有弱引用指向的對象，不管當前記憶體空間足夠與否，都會回收它的記憶體。這裡使用弱應用是為了防止oom，如果ThreadLocal作為Key不使用弱引用，且根據可達性演算法此ThreadLocal以及無法和GCRoot關聯，但是當前執行緒並沒有結束，可以通過當前執行緒關聯到其ThreadLocalMap，再關聯到Entry中的ThreadLocal對象，這時候ThreadLocal將永遠無法被回收。
這裡我們給出一個啟動執行緒執行死循環，再死循環中創建ThreadLocal並set，這段程式碼執行並不會發生OOM，原因是ThreadLocal是被弱引用指向，再發生GC的時候會被回收。
這裡應該還有一個問題，雖然ThreadLocal被回收了，但是Entry數組一致再塞入Entry，回收之後就相當於Entry的key為null，value存在值，那麼為什麼不會oom昵，原因是往ThreadLocalMap中塞入元素的時候，會刪除掉過時（指Entry中的key弱引用持有的ThreadLocal為null）的元素。
2.2 ThreadLocalMap構造方法
這裡使用到ThreadLocal.threadLocalHashCode此值由nextHashCode方法生成，其使用AtomicInteger原子類生成
其中firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1是為了讓hash分布均勻減少hash衝突（類似於HashMap中高位地位進行異或），至於為什麼使用0x61c88647我沒有深究。
setThreshold方法是使用屬性threshold記錄當前Entry數組長度的2/3作為擴容閾值，擴容邏輯後續進行解析。
3.ThreadLocalMap#set(ThreadLocal<?> key, Object value) 存入數據
set方法的邏輯可以分作兩部分：1.使用開放地址法找到合適的位置存儲數據，2.向數組中放入新Entry，有需要的話擴容
3.1.使用開放地址法找到合適的位置存儲數據
第一個if 意味著是相同的ThreadLocal，類似於HashMap put相同key的元素多次，後續的後覆蓋前面的，這裡也一樣，進行覆蓋。
第二個if 意味著，原來霸佔Entry數組位置的ThreadLocal弱應用持有的ThreadLocal被回收了會調用replaceStaleEntry覆蓋
3.2向數組中放入新Entry，有需要的話擴容
上面for循環進行的條件是e != null,e是Entry數組中元素，那麼結束for循環，除了成功覆蓋原有元素的還有找到一個可以使用的位置
這裡擴容的條件有兩個cleanSomeSlots刪除過期的條目失敗，且 當前Entry數組存入元素大於擴容閾值
擴容程式碼如下，遍歷所有的元素，如果已經被回收了那麼將value也置為null，如果沒有被回收那麼將元素拷貝到新的位置
這裡為什麼要將value也置為空昵
首先ThreadLocal的key 已經被回收了，這時候調用者沒辦法拿到被回收key對應的value，所有置為null是不會影響到使用的。
關鍵的是Help the GC的注釋，置為null可以幫助jvm進行GC，我們首先看下如下方法
此方法也不會發生OOM
理論直接將被回收Entry位置的元素置為null，這時候也是無法通過GC Root應用到Entry，自然也無法引用到String對象，直接置為null也是相應的目的
這裡擴容複製元素沒有像HashMap進行地位不變，高位翻倍的操作，還是使用開放地址法找到合適的位置。
4.ThreadLocal#get()——獲取和當前執行緒綁定在此ThreadLocal上的值
這部分程式碼分為兩部分看：
4.1獲取ThreadLocalMap中的值
獲取當前執行緒中的ThreadLocalMap屬性，以當前ThreadLocal作為key獲取到對應的值，具體獲取的邏輯在ThreadLocalMap#getEntry方法
首先是對Entry數組的長度進行取模，獲取當前ThreadLocal對應的位置，如果存在，且Entry中的ThreadLocal和當前入參的ThreadLocal相同（之所以需要這麼判斷是因為，hash衝突後當前ThreadLocal會被放在後續的位置，只有二者的地址相同才能返回），那麼返回。之所以判斷e!=null可能是當前執行緒先刪除再get，這時候不判斷會拋出空指針。
getEntryAfterMiss方法並不複雜，就是利用nextIndex找下一個位置，類似於HashMap中拉鏈法需要遍歷鏈表一樣，如果下一個位置為null，說明當前ThreadLocal沒有存儲過，直接返回null
4.2ThreadLocalMap沒有初始化，或者沒有從ThreadLocalMap中獲取到對應的值
這裡會直接調用setInitialValue方法
其中initialValue()方法是給子類複寫提供的方法，我們可以如下為ThreadLocal設置初始值
也可以使用ThreadLocal提供的靜態工廠方法，如
使用此靜態方法返回的是SuppliedThreadLocal其initialValue方法會調用傳入的Supplie，兩種方法都可以自定義ThreadLocal沒有設置值的時候返回的初始值
5.ThreadLocal#remove()
首先自然是獲取當前執行緒的ThreadLocalMap,如果初始化了才進行刪除，然後調用ThreadLocalMap#remove方法，把當前ThreadLocal作為key
刪除過期條目的expungeStaleEntry方法，會將Entry數組中過期的條目（弱引用被回收，或者被刪除的條目）置為null。
三丶InheritableThreadLocal支援繼承的ThreadLocal
這裡說的繼承是指父執行緒往InheritableThreadLocal設置了值，然後父執行緒開啟子執行緒，子執行緒的InheritableThreadLocal會拷貝其中的值
如上圖，運行test5()方法的執行緒是main執行緒，首先向其中設置值parent,然後開啟子執行緒，子執行緒運行直接使用get並列印出parent。具體原理是Thread的構造方法會拿到當前執行緒中的inheritableThreadLocals內容複製到子執行緒的inheritableThreadLocals中
這裡調用了ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals)將返回值設置到創建執行緒的inheritableThreadLocals屬性上
邏輯也很簡單，遍歷父執行緒中的entry元素，調用childValue方法，實現父Entry值映射成子Entry值（InheritableThreadLocal默認直接資訊映射，如有需要可以覆蓋childValue方法），然後使用開放地址法存到子執行緒中。
其中InheritableThreadLocal還重寫了getMap，createMap方法，二者都操作Thread中的inheritableThreadLocals屬性
