add 万字图文深度解析ThreadLocal

Author: Snailclimb

README.md

@@ -141,8 +141,9 @@ Github用户如果访问速度缓慢的话，可以转移到[码云](https://git
 1. [并发容器总结](docs/java/Multithread/并发容器总结.md)
 2. **线程池**：[Java线程池学习总结](./docs/java/Multithread/java线程池学习总结.md)、[拿来即用的线程池最佳实践](./docs/java/Multithread/best-practice-of-threadpool.md)
 3. [乐观锁与悲观锁](docs/essential-content-for-interview/面试必备之乐观锁与悲观锁.md)
-4. [JUC 中的 Atomic 原子类总结](docs/java/Multithread/Atomic.md)
-5. [AQS 原理以及 AQS 同步组件总结](docs/java/Multithread/AQS.md)
+4. [万字图文深度解析ThreadLocal](docs/java/Multithread/ThreadLocal.md)
+5. [JUC 中的 Atomic 原子类总结](docs/java/Multithread/Atomic.md)
+6. [AQS 原理以及 AQS 同步组件总结](docs/java/Multithread/AQS.md)
 
 ### JVM
 

docs/java/Multithread/ThreadLocal.md

@@ -0,0 +1,170 @@
+[ThreadLocal造成OOM内存溢出案例演示与原理分析](https://blog.csdn.net/xlgen157387/article/details/78298840)
+
+[深入理解 Java 之 ThreadLocal 工作原理](<https://allenwu.itscoder.com/threadlocal-source>)
+
+## ThreadLocal
+
+### ThreadLocal简介
+
+通常情况下，我们创建的变量是可以被任何一个线程访问并修改的。**如果想实现每一个线程都有自己的专属本地变量该如何解决呢？** JDK中提供的`ThreadLocal`类正是为了解决这样的问题。 **`ThreadLocal`类主要解决的就是让每个线程绑定自己的值，可以将`ThreadLocal`类形象的比喻成存放数据的盒子，盒子中可以存储每个线程的私有数据。**
+
+**如果你创建了一个`ThreadLocal`变量，那么访问这个变量的每个线程都会有这个变量的本地副本，这也是`ThreadLocal`变量名的由来。他们可以使用 `get（）` 和 `set（）` 方法来获取默认值或将其值更改为当前线程所存的副本的值，从而避免了线程安全问题。**
+
+再举个简单的例子： 
+
+比如有两个人去宝屋收集宝物，这两个共用一个袋子的话肯定会产生争执，但是给他们两个人每个人分配一个袋子的话就不会出现这样的问题。如果把这两个人比作线程的话，那么ThreadLocal就是用来这两个线程竞争的。
+
+### ThreadLocal示例
+
+相信看了上面的解释，大家已经搞懂 ThreadLocal 类是个什么东西了。
+
+```java
+import java.text.SimpleDateFormat;
+import java.util.Random;
+
+public class ThreadLocalExample implements Runnable{
+
+     // SimpleDateFormat 不是线程安全的，所以每个线程都要有自己独立的副本
+    private static final ThreadLocal<SimpleDateFormat> formatter = ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyyMMdd HHmm"));
+
+    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
+        ThreadLocalExample obj = new ThreadLocalExample();
+        for(int i=0 ; i<10; i++){
+            Thread t = new Thread(obj, ""+i);
+            Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
+            t.start();
+        }
+    }
+
+    @Override
+    public void run() {
+        System.out.println("Thread Name= "+Thread.currentThread().getName()+" default Formatter = "+formatter.get().toPattern());
+        try {
+            Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
+        } catch (InterruptedException e) {
+            e.printStackTrace();
+        }
+        //formatter pattern is changed here by thread, but it won't reflect to other threads
+        formatter.set(new SimpleDateFormat());
+
+        System.out.println("Thread Name= "+Thread.currentThread().getName()+" formatter = "+formatter.get().toPattern());
+    }
+
+}
+
+```
+
+Output:
+
+```
+Thread Name= 0 default Formatter = yyyyMMdd HHmm
+Thread Name= 0 formatter = yy-M-d ah:mm
+Thread Name= 1 default Formatter = yyyyMMdd HHmm
+Thread Name= 2 default Formatter = yyyyMMdd HHmm
+Thread Name= 1 formatter = yy-M-d ah:mm
+Thread Name= 3 default Formatter = yyyyMMdd HHmm
+Thread Name= 2 formatter = yy-M-d ah:mm
+Thread Name= 4 default Formatter = yyyyMMdd HHmm
+Thread Name= 3 formatter = yy-M-d ah:mm
+Thread Name= 4 formatter = yy-M-d ah:mm
+Thread Name= 5 default Formatter = yyyyMMdd HHmm
+Thread Name= 5 formatter = yy-M-d ah:mm
+Thread Name= 6 default Formatter = yyyyMMdd HHmm
+Thread Name= 6 formatter = yy-M-d ah:mm
+Thread Name= 7 default Formatter = yyyyMMdd HHmm
+Thread Name= 7 formatter = yy-M-d ah:mm
+Thread Name= 8 default Formatter = yyyyMMdd HHmm
+Thread Name= 9 default Formatter = yyyyMMdd HHmm
+Thread Name= 8 formatter = yy-M-d ah:mm
+Thread Name= 9 formatter = yy-M-d ah:mm
+```
+
+从输出中可以看出，Thread-0已经改变了formatter的值，但仍然是thread-2默认格式化程序与初始化值相同，其他线程也一样。
+
+上面有一段代码用到了创建 `ThreadLocal` 变量的那段代码用到了 Java8 的知识，它等于下面这段代码，如果你写了下面这段代码的话，IDEA会提示你转换为Java8的格式(IDEA真的不错！)。因为ThreadLocal类在Java 8中扩展，使用一个新的方法`withInitial()`，将Supplier功能接口作为参数。
+
+```java
+ private static final ThreadLocal<SimpleDateFormat> formatter = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>(){
+        @Override
+        protected SimpleDateFormat initialValue()
+        {
+            return new SimpleDateFormat("yyyyMMdd HHmm");
+        }
+    };
+```
+
+### ThreadLocal原理
+
+从 `Thread`类源代码入手。
+
+```java
+public class Thread implements Runnable {
+ ......
+//与此线程有关的ThreadLocal值。由ThreadLocal类维护
+ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
+
+//与此线程有关的InheritableThreadLocal值。由InheritableThreadLocal类维护
+ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;
+ ......
+}
+```
+
+从上面`Thread`类 源代码可以看出`Thread` 类中有一个 `threadLocals` 和 一个  `inheritableThreadLocals` 变量，它们都是 `ThreadLocalMap`  类型的变量,我们可以把 `ThreadLocalMap`  理解为`ThreadLocal` 类实现的定制化的 `HashMap`。默认情况下这两个变量都是null，只有当前线程调用 `ThreadLocal` 类的 `set`或`get`方法时才创建它们，实际上调用这两个方法的时候，我们调用的是`ThreadLocalMap`类对应的 `get()`、`set() `方法。
+
+`ThreadLocal`类的`set()`方法
+
+```java
+    public void set(T value) {
+        Thread t = Thread.currentThread();
+        ThreadLocalMap map = getMap(t);
+        if (map != null)
+            map.set(this, value);
+        else
+            createMap(t, value);
+    }
+    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
+        return t.threadLocals;
+    }
+```
+
+通过上面这些内容，我们足以通过猜测得出结论：**最终的变量是放在了当前线程的 `ThreadLocalMap` 中，并不是存在 `ThreadLocal` 上，ThreadLocal 可以理解为只是ThreadLocalMap的封装，传递了变量值。**
+
+**每个Thread中都具备一个ThreadLocalMap，而ThreadLocalMap可以存储以ThreadLocal为key的键值对。** 比如我们在同一个线程中声明了两个 `ThreadLocal` 对象的话，会使用 `Thread`内部都是使用仅有那个`ThreadLocalMap` 存放数据的，`ThreadLocalMap`的 key 就是 `ThreadLocal`对象，value 就是 `ThreadLocal` 对象调用`set`方法设置的值。`ThreadLocal` 是 map结构是为了让每个线程可以关联多个 `ThreadLocal`变量。这也就解释了ThreadLocal声明的变量为什么在每一个线程都有自己的专属本地变量。
+
+```java
+public class Thread implements Runnable {
+ ......
+//与此线程有关的ThreadLocal值。由ThreadLocal类维护
+ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
+
+//与此线程有关的InheritableThreadLocal值。由InheritableThreadLocal类维护
+ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;
+ ......
+}
+```
+
+`ThreadLocalMap`是`ThreadLocal`的静态内部类。
+
+
+
+### ThreadLocal 内存泄露问题
+
+`ThreadLocalMap` 中使用的 key 为 `ThreadLocal` 的弱引用,而 value 是强引用。所以，如果 `ThreadLocal` 没有被外部强引用的情况下，在垃圾回收的时候会 key 会被清理掉，而 value 不会被清理掉。这样一来，`ThreadLocalMap` 中就会出现key为null的Entry。假如我们不做任何措施的话，value 永远无法被GC 回收，这个时候就可能会产生内存泄露。ThreadLocalMap实现中已经考虑了这种情况，在调用 `set()`、`get()`、`remove()` 方法的时候，会清理掉 key 为 null 的记录。使用完 `ThreadLocal`方法后 最好手动调用`remove()`方法
+
+```java
+      static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
+            /** The value associated with this ThreadLocal. */
+            Object value;
+
+            Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
+                super(k);
+                value = v;
+            }
+        }
+```
+
+**弱引用介绍：**
+
+> 如果一个对象只具有弱引用，那就类似于**可有可无的生活用品**。弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它 所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程， 因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。
+>
+> 弱引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果弱引用所引用的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。