摘要：節(jié)選源碼中比較重要的方法進行分析，如下可以看到，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是每個線程都有一個類型的變量來維護線程內(nèi)的所有實例。

節(jié)選jdk源碼中比較重要的方法進行分析，如下:

public class ThreadLocal {
    
    private final int threadLocalHashCode = nextHashCode();
    private static AtomicInteger nextHashCode =
        new AtomicInteger();
    private static final int HASH_INCREMENT = 0x61c88647;
    private static int nextHashCode() {
        return nextHashCode.getAndAdd(HASH_INCREMENT);
    }

    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }

    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

     public void remove() {
         ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
         if (m != null)
             m.remove(this);
     }
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }

    static class ThreadLocalMap {
        static class Entry extends WeakReference> {
            /** The value associated with this ThreadLocal. */
            Object value;
            Entry(ThreadLocal k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }

        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;

        private int threshold; // Default to 0

        /**
         * Set the resize threshold to maintain at worst a 2/3 load factor.
         */
        private void setThreshold(int len) {
            threshold = len * 2 / 3;
        }

        private static int nextIndex(int i, int len) {
            return ((i + 1 < len) ? i + 1 : 0);
        }
        ThreadLocalMap(ThreadLocal firstKey, Object firstValue) {
            table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
            int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);
            table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);
            size = 1;
            setThreshold(INITIAL_CAPACITY);
        }

        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;
        }

        private void set(ThreadLocal key, Object value) {
            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)]) {
                ThreadLocal k = e.get();

                if (k == key) {
                    e.value = value;
                    return;
                }

                if (k == null) {
                    replaceStaleEntry(key, value, i);
                    return;
                }
            }

            tab[i] = new Entry(key, value);
            int sz = ++size;
            if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
                rehash();
        }

        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;
                }
            }
        }
    }
}

可以看到，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是每個線程都有一個ThreadLocalMap類型的threadLocals變量來維護線程內(nèi)的所有ThreadLocal實例。ThreadLocalMap并不繼承Map，底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一個數(shù)組ThreadLocalMap.Entry[] table數(shù)組(默認大小16)，以及ThreadLocalMap.Entry(注意，它并不像HashMap那樣，它并不是個鏈表元素，沒有next引用),Entry的key是ThreadLocal對象，Entry在table中的位置由threadLocalHashCode決定，它在每次ThreadLocal初始化時被賦予值，每次都會增加 0x61c88647,注意:nextHashCode是一個靜態(tài)變量.

ThreadLocal設(shè)置與獲取值：
在設(shè)置值的時候，會現(xiàn)根據(jù)Thread.currentThread()即當前線程獲取其ThreadLocalMap變量，再調(diào)用ThreadLocalMap.set方法,傳入的key為ThreadLocal對象本身。那么存在哪里呢？它會根據(jù)int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);來計算出索引，其中l(wèi)en為table數(shù)組的長度，接下來就對table[i]上的Entry進行判斷，如果Entry的key=我們傳入的key，那么就更新它。如果Entry的key為null(由于Entry的key是WeakReference，所以其key的生命周期與GC相關(guān)，下次GC時會被回收，從而導致null的出現(xiàn))，那么就覆蓋它。否則i+1，尋找下個位置，如果找到了仍然按上述邏輯來，如果沒找到，那么就會在數(shù)組尾部新建Entry并判斷是否需要擴容table數(shù)組(擴容因子2/3)，如果需要擴容，那么同時需要rehash操作。
在獲取值的時候，會現(xiàn)根據(jù)Thread.currentThread()即當前線程獲取其ThreadLocalMap變量，再調(diào)用ThreadLocalMap.getEntry方法,傳入的key為ThreadLocal對象本身。其中會進行key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);計算獲取索引值i，如果table[i]==key,那么返回，否則就會調(diào)用getEntryAfterMiss,其內(nèi)部邏輯就是，循環(huán)一直對i+1并獲取索引處的Entry,如果Entry.key相等返回，如果Entry,key為null，清除對應(yīng)的值(為防止內(nèi)存泄漏的一個舉措).

還有個remove方法：
其會清除Entry的key及對應(yīng)的value

ThreadLocal如何保證隔離各個線程呢？
前面說了，ThreadLocal的set/get底層都是通過ThreadLocalMap來進行的，而每個線程都有自己的ThreadLocalMap變量，通過Thread.currentThread().threadLocals來獲取。所以這樣就確保了每個線程的ThreadLocal對其他線程不可見。那么我在一個線程初始化的時候拿到了另一個線程的引用，比如在main thread new 一個 thread,那么main thread就獲取了那個thread的引用t，此時，我通過t.threadLocals來獲取這個ThreadLocalMap并操作其中的ThreadLocal行不行？親愛的，這是不行的。因threadLocals是默認的訪問修飾，也就是說只有當前包(java.lang)情況下可訪問.

那為什么ThreadLocal變量會導致內(nèi)存泄漏呢？
首先來回顧下Entry的代碼

static class Entry extends WeakReference> {
            /** The value associated with this ThreadLocal. */
            Object value;
            Entry(ThreadLocal k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }

Entry是實現(xiàn)了弱引用的。那么來說說Java中有四種引用類型之弱引用
WeakReference標志性的特點是：reference實例不會影響到被應(yīng)用對象的GC回收行為，只要對象被除WeakReference對象之外所有的對象解除引用后，該對象便可以被GC回收，只不過在被對象回收之后，reference實例想獲得被應(yīng)用的對象時程序會返回null

但要注意的是，此處的弱引用針對的是key，而value仍然是強引用。
從前面的代碼我們看到，set方法在碰到Entry.key==null是時會調(diào)用replaceStaleEntry,而replaceStaleEntry內(nèi)部又會調(diào)用expungeStaleEntry, get方法則在碰到Entry.key==null時直接調(diào)用expungeStaleEntry。那么我們來看看這個expungeStaleEntry代碼：

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;

                        // Unlike Knuth 6.4 Algorithm R, we must scan until
                        // null because multiple entries could have been stale.
                        while (tab[h] != null)
                            h = nextIndex(h, len);
                        tab[h] = e;
                    }
                }
            }
            return i;
        }

可以看到它除了釋放索引i處Entry的key，value引用之外，還會遍歷i后面的索引，只要碰到Entry.key為null的都會進行釋放。同時會對已有不在hash定位處的Entry進行移動位置，以降低后續(xù)哈希碰撞的幾率。

一言以蔽之，就是ThreadLocal本身為防止內(nèi)存泄漏作出了一定的努力，首先Entry.key為弱引用，在ThreadLocal沒有被其他比弱引用強的引用如強引用，軟引用引用時，下次GC時，Entry.key即ThreadLocal弱引用會被回收，但是Entry.value是強引用，需要在當前線程的任意一個get,set調(diào)用并且碰到Entry.key==null的情形下會清除對于的Entry并釋放value引用。
那么問題來了，當我們使用線程池的時候，萬一這該死的線程一直處理存活狀態(tài)(不斷運行不同的Runnable，每個Runnable又new一個或多個ThreadLocal)，而且get,set大部分時候都沒碰到Entry.key==null的情形(threadLocalHashCode & (len-1)說怪我咯)，那么就會導致內(nèi)存泄漏。其實出現(xiàn)這樣的幾率有點低，對吧？但是畢竟是存在這樣的可能性嘛，那么如何防范呢？其實只要我們養(yǎng)成一個好習慣就可以了，那就是每次使用完ThreadLocal后，調(diào)用其remove方法即可防止內(nèi)存泄漏。

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