一、什么是ThreadLocal
ThreadLocal用于保存线程全局变量，以方便调用。即，当前线程独有，不与其他线程共享；可在当前线程任何地方获取到该变量。
二、ThreadLocal的使用
1、如何保存内容
创ThreadLocal实例，并调用set函数，保存中国字符串，分别在当前线程和new-thread线程获取该值。通过打印结果可以看到，虽然引用的是同个对象，但new-thread线程获取到的值却是null。
运行结果:
1 | main 中国 |
这是什么情况呢？
在ThreadLocal的set函数中，获取当前线程的ThreadLocalMap实例，如何当前线程第一次使用ThreadLocal,则需要创建ThreadLocalMap实例，否则直接通过ThreadLocalMap实例的set函数进行保存。
2、如何获取内容
由于main线程前面set函数将内容保存到ThreadLocalMap实例中，已经可以获取到中国字符串。而在new-thread线程中，由于是第一次使用ThreadLocalMap，所以此时map是null，并调用setInitialValue函数。
在setInitialValue函数中,调用了initialValue函数，该函数直接返回了null，这就是为什么在new-thread线程获取的值是null。因此setInitialValue函数主要为当前线程创建ThreadLocalMap对象。
3、ThreadLocalMap
ThreadLocalMap内部持有一个数组table，用于保存Entry元素。Entry继承至WeakReference,并以ThreadLcoal实例作为key，和保存内容 T作为value。当发生GC时，key就会被回收,从而导致该Entry过期。
每一个线程都持有一个ThreadLocalMap局部变量threadLocas，如下图所示。
3.1 ThreadLocalMap的创建
ThreadLocalMap对象的创建，也就是ThreadLocal 对象调用了自身的createMap函数。
在ThreadLocalMap的构造函数，创建了一个保存Entry对象的table数组，默认大小INITIAL_CAPACITY=16。并通过threadLocal的threadLocalHashCode属性计算出Entry对象在数组的下标，然后进行保存，并计算出阈值INITIAL_CAPACITY的2/3=16。
threadLocalHashCode属性在ThreaLocal对象创建时会自动计算得出。
threadLocalHashCode在不同的ThreadLocal实例中是不同的，通过nextHashCode.getAndAdd函数计算出下一个实例的threadLocalHashCode值，而第一个ThreadLocal的threadLocalHashCode值则是从0开始，与下一个threadLocalHashCode间隔HASH_INCREMENT。
通过threadLocalHashCode & (len-1)计算出来的数组下标，分布很均匀，减少冲突。但是呢，冲突时还是会出现，如果发生冲突，则将新增的Entry放到后侧entry=null的地方。
三、源码分析
1、ThreadLocalMap的set函数
在上一节中，分析了ThreadLocal实例的set函数，最终是调用了ThreadLocalMap实例的set函数进行保存。
通过代码分析可知，ThreadLocalMap的set函数主要分为三个主要步骤：
-
计算出当前
ThreadLocal在table数组的位置，然后向后遍历，直到遍历到的Entry为null则停止，遍历到Entry的key与当前threadLocal实例的相等，直接更替value； -
如果遍历到
Entry已过期（Entry的key为null），则调用replaceStaleEntry函数进行替换。 -
在遍历结束后，未出现1和2两种情况，则直接创建新的
Entry，保存到数组最后侧没有Entry的位置。
在第2步骤和最后都会清理过期的Entry，这个稍后分析，先看看第2步骤，在检测到过期的Entry，会调用replaceStaleEntry函数进行替换。
replaceStaleEntry函数，主要分为两次遍历，以当前过期的Entry为分割线，一次向前遍历，一次向后遍历。
在向前遍历过程，如果发现有过期的Entry，则保留其位置slotToExpunge，直到有Entry为null为止。这里只是判断staleSlot前方是否有过期的Entry，然后方便后面进行清理。
在向后遍历过程，如果发现有key相同的Entry，直接与staleSlot位置的Entry交换value（上图注释有问题）。如果没有碰到相同的key，则创建新的Entry保存到staleSlot位置。与此同时，如果向前遍历没有发现过期Entry，而在向后遍历发现过期的ntry，则需要更新过期位置slotToExpunge，因为后面的清除内容是需要slotToExpunge。
2、ThreadLocalMap清除过期Entry
在上一小节中，会通过expungeStaleEntry函数和cleanSomeSlots函数清理过期的Entry，它们又是如何实现呢？
expungeStaleEntry函数清理过期Entry过程被称为：探测式清理。函数传递进来的参数是过期的Entry的位置，工作过程是先将该位置置为null，然后遍历数组后侧所有位置的Entry，如果遍历到有Entry过期,则直接置null，否则将它移到合适的位置：hash计算出来的位置或离该hash位置最近的位置。
经过这么一次经历，staleSlot位置到后侧最近entry=null的位置就不存在过期的entry，而每个entry要么在原有hash位置，要么离原有hash位置最近。
expungeStaleEntry函数的工作范围：
expungeStaleEntry函数一开始会将起点，即数组第3的位置设置为null。然后开始遍历数组后侧元素，4和5位置无论是否在它的hash位置，在这里都保持不变。遍历到第6时，发现entry已过期，将第6设置为null。此时3和6位置变成白色了。
A、遍历到第7的时候，假设h != i成立，那么第7位置的entry将被移到第6位置，空出第7位置。
B、接着遍历到第8位置，假设h != i不成立，则第8的entry的位置不变。
接着继续遍历后侧元素，重复着A和B步骤，直到碰到entry为null，退出遍历。例如这里的第10位置，entry=null。
由于探测性清理，碰到entry=null的情况就会结束。而通过cleanSomeSlots函数进行启发式清理，碰到entry=null不停止，而是由控制条件n决定，而在这个过程中，碰到过期entry，n又恢复到数组长度,加大清理范围。
在启发式清理过程，如果碰到过期Entry，会导致控制条件n恢复到数组长度len，从而导致循环次数增加，则往后nextIndex次数增加，从而增加清理范围。这种方式也不一定能完整清理后面所有过期元素，例如在控制n右移所有过程中，没有碰到过期的entry，就结束了。
3、ThreadLocalMap的扩容机制
在第1节，调用ThreadLocalMap的set函数最后，会调用reHash函数进行扩容。
在外层进行启发式清理后，如果size>threshold则会进行rehash，而在rehash中，会清理整个数组的过期Entry，如果清理后，数组长度还大于3/4*threshod，则进行扩容resize。
resize函数直接创建新的数组，长度为旧数组的两倍。然后重新计算旧数组元素在新数组的位置，复制。
四、内存泄露
正常情况下，不再使用ThreadLocal对象,将其将强引用设置为null，在发生GC时，ThreadLocal对象就会被回收。如果线程还存活(例如线程池线程的复用)，就会导致Entry的value对象得不到释放，会造成内存泄露。所以，在使用完ThreadLocal实例后，调用remove函数清除一下。
疑惑
发生GC的时候，Key会被回收么，还能获取到值么？
正常情况下，ThreadLocal实例同时被强引用所引用，所以在发生GC的时候，是不会回收的，也就是此时WeakReference.get是有返回值的，不会被回收，直到我们设置强引用指向为null,此时就不存在强引用，会被垃圾回收。
