ThreadLocal原理分析與代碼驗證

由 admin · 已發表 2020-02-26 · 已更新 2020-02-26

ThreadLocal提供了線程安全的數據存儲和訪問方式，利用不帶key的get和set方法，居然能做到線程之間隔離，非常神奇。

比如

ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();

in thread 1

//in thread1
treadLocal.set("value1");
.....
//value的值是value1
String value = threadLocal.get();

in thread 2

//in thread2
treadLocal.set("value2");
.....
//value的值是value2
String value = threadLocal.get();

不論thread1和thread2是不是同時執行，都不會有線程安全問題，我們來測試一下。

線程安全測試

開10個線程，每個線程內都對同一個ThreadLocal對象set不同的值，會發現ThreadLocal在每個線程內部get出來的值，只會是自己線程內set進去的值，不會被別的線程影響。

static void testUsage() throws InterruptedException {
    Utils.println("-------------testUsage-------------------");
    ThreadLocal<Long> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    AtomicBoolean threadSafe = new AtomicBoolean(true);
    int count = 10;
    CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(count);
    Random random = new Random(736832);
    for (int i = 0; i < count; i ++){
        new Thread(() -> {
            try {
                //生成一個隨機數
                Long value = System.nanoTime() + random.nextInt();
                threadLocal.set(value);
                Thread.sleep(1000);

                Long value2 = threadLocal.get();
                if (!value.equals(value2)) {
                    //get和set的value不一致，說明被別的線程修改了，但這是不可能出現的
                    threadSafe.set(false);
                    Utils.println("thread unsafe, this could not be happen!");
                }
            } catch (InterruptedException e) {

            }finally {
                countDownLatch.countDown();
            }

        }).start();
    }

    countDownLatch.await();

    Utils.println("all thread done, and threadSafe is " + threadSafe.get());
    Utils.println("------------------------------------------");
}

輸出：

-------------testUsage------------------
all thread done, and threadSafe is true
-----------------------------------------

原理淺析

翻開ThreadLocal的源碼，會發現ThreadLocal只是一個空殼子，它並不存儲具體的value，而是利用當前線程（Thread.currentThread()）的threadLocalMap來存儲value，key就是這個threadLocal對象本身。

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;
}

Thread的threadLocals字段是ThreadLocalMap類型（你可以簡單理解為一個key value的Map），key是ThreadLocal對象，value是我們在外層設置的值

當我們調用threadLocal.set(value)方法的時候，會找到當前線程的threadLocals這個map，然後以this作為key去set key value
當我們調用threadLocal.get()方法的時候，會找到當前線程的threadLocals這個map，然後以this作為key去get value
當我們調用threadLocal.remove()方法的時候，會找到當前線程的threadLocals這個map，然後以this作為key去remove

這就相當於：

Thread.currentThread().threadLocals.set(threadLocal1, "value1");
.....
//value的值是value1
String value = Thread.currentThread().threadLocals.get(threadLocal1);

因為每個Thread都是不同的對象，所以他們的threadLocals也是不同的map，threadLocal在不同的線程里工作時，實際上是從不同的map里get/set，這也就是線程安全的原因了，了解到這一點就差不多了。

再深入一些，ThreadLocalMap的結構

如果繼續翻ThreadLocalMap的源碼，會發現它有個字段table，是Entry類型的數組。

我們不妨寫段代碼，把ThreadLocalMap的結構輸出出來。

由於Thread.threadLocals和ThreadLocalMap類不是public的，我們只有通過反射來獲取它的值。反射的代碼如下（如果嫌長可以不看，直接看輸出）：

static Object getThreadLocalMap(Thread thread) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {        
    //get thread.threadLocals
    Field threadLocals = Thread.class.getDeclaredField("threadLocals");
    threadLocals.setAccessible(true);
    return threadLocals.get(thread);
}

static void printThreadLocalMap(Object threadLocalMap) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
    String threadName = Thread.currentThread().getName();
    
    if(threadLocalMap == null){
        Utils.println("threadMap is null, threadName:" + threadName);
        return;
    }

    Utils.println(threadName);

    //get threadLocalMap.table
    Field tableField = threadLocalMap.getClass().getDeclaredField("table");
    tableField.setAccessible(true);
    Object[] table = (Object[])tableField.get(threadLocalMap);
    Utils.println("----threadLocals (ThreadLocalMap), table.length = " + table.length);

    for (int i = 0; i < table.length; i ++){
        WeakReference<ThreadLocal<?>> entry = (WeakReference<ThreadLocal<?>>)table[i];
        printEntry(entry, i);
    }
}
static void printEntry(WeakReference<ThreadLocal<?>> entry, int i) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
    if(entry == null){
        Utils.println("--------table[" + i + "] -> null");
        return;
    }
    ThreadLocal key = entry.get();
    //get entry.value
    Field valueField = entry.getClass().getDeclaredField("value");
    valueField.setAccessible(true);
    Object value = valueField.get(entry);

    Utils.println("--------table[" + i + "] -> entry key = " + key + ", value = " + value);
}

測試代碼：

static void testStructure() throws InterruptedException {
    Utils.println("-------------testStructure----------------");
    ThreadLocal<String> threadLocal1 = new ThreadLocal<>();
    ThreadLocal<String> threadLocal2 = new ThreadLocal<>();

    Thread thread1 = new Thread(() -> {
        threadLocal1.set("threadLocal1-value");
        threadLocal2.set("threadLocal2-value");

        try {
            Object threadLocalMap = getThreadLocalMap(Thread.currentThread());
            printThreadLocalMap(threadLocalMap);

        } catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }, "thread1");

    thread1.start();

    //wait thread1 done
    thread1.join();

    Thread thread2 = new Thread(() -> {
        threadLocal1.set("threadLocal1-value");
        try {
            Object threadLocalMap = getThreadLocalMap(Thread.currentThread());
            printThreadLocalMap(threadLocalMap);

        } catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }, "thread2");

    thread2.start();
    thread2.join();
    Utils.println("------------------------------------------");
}

我們在創建了兩個ThreadLocal的對象threadLocal1和threadLocal2，在線程1里為這兩個對象設置值，在線程2里只為threadLocal1設置值。然後分別打印出這兩個線程的threadLocalMap。

輸出結果為：

-------------testStructure----------------
thread1
----threadLocals (ThreadLocalMap), table.length = 16
--------table[0] -> null
--------table[1] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@33baa315, value = threadLocal2-value
--------table[2] -> null
--------table[3] -> null
--------table[4] -> null
--------table[5] -> null
--------table[6] -> null
--------table[7] -> null
--------table[8] -> null
--------table[9] -> null
--------table[10] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@4d42db5c, value = threadLocal1-value
--------table[11] -> null
--------table[12] -> null
--------table[13] -> null
--------table[14] -> null
--------table[15] -> null
thread2
----threadLocals (ThreadLocalMap), table.length = 16
--------table[0] -> null
--------table[1] -> null
--------table[2] -> null
--------table[3] -> null
--------table[4] -> null
--------table[5] -> null
--------table[6] -> null
--------table[7] -> null
--------table[8] -> null
--------table[9] -> null
--------table[10] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@4d42db5c, value = threadLocal1-value
--------table[11] -> null
--------table[12] -> null
--------table[13] -> null
--------table[14] -> null
--------table[15] -> null
------------------------------------------

從結果上可以看出：

線程1和線程2的threadLocalMap對象的table字段,是個數組，長度都是16
由於線程1里給兩個threadLocal對象設置了值，所以線程1的ThreadLocalMap里有兩個entry，數組下標分別是1和10，其餘的是null（如果你自己寫代碼驗證，下標不一定是1和10，不需要糾結這個問題，只要前後對的上就行）
由於線程2里只給一個threadLocal對象設置了值，所以線程1的ThreadLocalMap里只有一個entry，數組下標是10，其餘的是null
threadLocal1這個對象在兩個線程里都設置了值，所以當它作為key加入二者的threadLocalMap時，key是一樣的，都是java.lang.ThreadLocal@4d42db5c；下標也是一樣的，都是10。

為什麼是WeakReference

查看Entry的源碼，會發現Entry繼承自WeakReference：

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
    /** The value associated with this ThreadLocal. */
    Object value;

    Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
        super(k);
        value = v;
    }
}

構造函數里把key傳給了super，也就是說，ThreadLocalMap中對key的引用，是WeakReference的。

Weak reference objects, which do not prevent their referents from being
made finalizable, finalized, and then reclaimed. Weak references are most
often used to implement canonicalizing mappings.

通俗點解釋：

當一個對象僅僅被weak reference（弱引用）, 而沒有任何其他strong reference（強引用）的時候, 不論當前的內存空間是否足夠，當GC運行的時候，這個對象就會被回收。

看不明白沒關係，還是寫代碼測試一下什麼是WeakReference吧…

static void testWeakReference(){
    Object obj1 = new Object();
    Object obj2 = new Object();
    WeakReference<Object> obj1WeakRef = new WeakReference<>(obj1);
    WeakReference<Object> obj2WeakRf = new WeakReference<>(obj2);
    //obj32StrongRef是強引用
    Object obj2StrongRef = obj2;
    Utils.println("before gc: obj1WeakRef = " + obj1WeakRef.get() + ", obj2WeakRef = " + obj2WeakRf.get() + ", obj2StrongRef = " + obj2StrongRef);

    //把obj1和obj2設為null
    obj1 = null;
    obj2 = null;
    //強制gc
    forceGC();

    Utils.println("after gc: obj1WeakRef = " + obj1WeakRef.get() + ", obj2WeakRef = " + obj2WeakRf.get() + ", obj2StrongRef = " + obj2StrongRef);
}

結果輸出：

before gc: obj1WeakRef = java.lang.Object@4554617c, obj2WeakRef = java.lang.Object@74a14482, obj2StrongRef = java.lang.Object@74a14482
after gc: obj1WeakRef = null, obj2WeakRef = java.lang.Object@74a14482, obj2StrongRef = java.lang.Object@74a14482

從結果上可以看出：

我們先new了兩個對象（為避免混淆，稱他們為Object1和Object2），分別用變量obj1和obj2指向它們，同時定義了一個obj2StrongRef，也指向Object2，最後把obj1和obj2均指向null
由於Object1沒有變量強引用它了，所以在gc后，Object1被回收了，obj1WeakRef.get()返回了null
由於Object2還有obj2StrongRef在引用它，所以gc后，Object2依然存在，沒有被回收。

那麼，ThreadLocalMap中對key的引用，為什麼是WeakReference的呢？

因為大部分情況下，線程不死

大部分情況下，線程不會頻繁的創建和銷毀，一般都會用線程池。所以線程對象一般不會被清除，線程的threadLocalMap就一直存在。
如果key對ThreadLocal是強引用，那麼key永遠不會被回收，即使我們程序里再也不用它了。

但是key是弱引用的話，情況就會得到改善：只要沒有指向threadLocal的強引用了，這個ThreadLocal對象就會被清理。

我們還是寫代碼測試一下吧。

/**
 * 測試ThreadLocal對象什麼時候被回收
 * @throws InterruptedException
 */
static void testGC() throws InterruptedException {
    Utils.println("-----------------testGC-------------------");
    Thread thread1 = new Thread(() -> {
        ThreadLocal<String> threadLocal1 = new ThreadLocal<>();
        ThreadLocal<String> threadLocal2 = new ThreadLocal<>();

        threadLocal1.set("threadLocal1-value");
        threadLocal2.set("threadLocal2-value");

        try {
            Object threadLocalMap = getThreadLocalMap(Thread.currentThread());
            Utils.println("print threadLocalMap before gc");
            printThreadLocalMap(threadLocalMap);

            //set threadLocal1 unreachable
            threadLocal1 = null;

            forceGC();

            Utils.println("print threadLocalMap after gc");
            printThreadLocalMap(threadLocalMap);


        } catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }, "thread1");

    thread1.start();
    thread1.join();
    Utils.println("------------------------------------------");
}

我們在一個線程里為兩個ThreadLocal對象賦值，最後把其中一個對象的強引用移除，gc后打印當前線程的threadLocalMap。
輸出結果如下：

-----------------testGC-------------------
print threadLocalMap before gc
thread1
----threadLocals (ThreadLocalMap), table.length = 16
--------table[0] -> null
--------table[1] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@7bf9cebf, value = threadLocal2-value
--------table[2] -> null
--------table[3] -> null
--------table[4] -> null
--------table[5] -> null
--------table[6] -> null
--------table[7] -> null
--------table[8] -> null
--------table[9] -> null
--------table[10] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@56342d38, value = threadLocal1-value
--------table[11] -> null
--------table[12] -> null
--------table[13] -> null
--------table[14] -> null
--------table[15] -> null
print threadLocalMap after gc
thread1
----threadLocals (ThreadLocalMap), table.length = 16
--------table[0] -> null
--------table[1] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@7bf9cebf, value = threadLocal2-value
--------table[2] -> null
--------table[3] -> null
--------table[4] -> null
--------table[5] -> null
--------table[6] -> null
--------table[7] -> null
--------table[8] -> null
--------table[9] -> null
--------table[10] -> entry key = null, value = threadLocal1-value
--------table[11] -> null
--------table[12] -> null
--------table[13] -> null
--------table[14] -> null
--------table[15] -> null
------------------------------------------

從輸出結果可以看到，當我們把threadLocal1的強引用移除並gc之後，table[10]的key變成了null，說明threadLocal1這個對象被回收了；threadLocal2的強引用還在，所以table[1]的key不是null，沒有被回收。

但是你發現沒有，table[10]的key雖然是null了，但value還活着！ table[10]這個entry對象，也活着！

是的，因為只有key是WeakReference….

無用的entry什麼時候被回收？

通過查看ThreadLocal的源碼，發現在ThreadLocal對象的get/set/remove方法執行時，都有機會清除掉map中已經無用的entry。

最容易驗證清除無用entry的場景分別是：

remove：這個不用說了，這哥們本來就是做這個的
get：當一個新的threadLocal對象（沒有set過value）發生get調用時，也會作為新的entry加入map，在加入的過程中，有機會清除掉無用的entry，邏輯和下面的set相同。
set: 當一個新的threadLocal對象（沒有set過value）發生set調用時，會在map中加入新的entry，此時有機會清除掉無用的entry，清除的邏輯是：
- 清除掉table數組中的那些無用entry中的一部分，記住是一部分，這個一部分可能全部，也可能是0，具體算法請看ThreadLocalMap.cleanSomeSlots，這裏不解釋了。
- 如果上一步的”一部分”是0（即清除了0個），並且map的size（是真實size，不是table.length）大於等於threshold（table.length的2/3），會執行一次rehash，在rehash的過程中，清理掉所有無用的entry，並減小size，清理后的size如果還大於等於threshold – threshold/4，則把table擴容為原來的兩倍大小。

還有其他場景，但不好驗證，這裏就不提了。

ThreadLocal源碼就不貼了，貼了也講不明白，相關邏輯在setInitialValue、cleanSomeSlots、expungeStaleEntries、rehash、resize等方法里。

在我們寫代碼驗證entry回收邏輯之前，還需要簡單的提一下ThreadLocalMap的hash算法。

entry數組的下標如何確定？

每個ThreadLocal對象，都有一個threadLocalHashCode變量，在加入ThreadLocalMap的時候，根據這個threadLocalHashCode的值，對entry數組的長度取余(hash & (len – 1))，餘數作為下標。

那麼threadLocalHashCode是怎麼計算的呢？看源碼：

public class ThreadLocal<T>{
    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);
    }
    ...
}

ThreadLocal類維護了一個全局靜態字段nextHashCode，每new一個ThreadLocal對象，nextHashCode都會遞增0x61c88647，作為下一個ThreadLocal對象的threadLocalHashCode。

這個0x61c88647，是個神奇的数字，只要以它為遞增值，那麼和2的N次方取余時，在有限的次數內不會發生重複。
比如和16取余，那麼在16次遞增內，不會發生重複。還是寫代碼驗證一下吧。

int hashCode = 0;
int HASH_INCREMENT = 0x61c88647;
int length = 16;

for(int i = 0; i < length ; i ++){
    int h = hashCode & (length - 1);
    hashCode += HASH_INCREMENT;
    System.out.println("h = " + h + ", i = " + i);
}

輸出結果為：

h = 0, i = 0
h = 7, i = 1
h = 14, i = 2
h = 5, i = 3
h = 12, i = 4
h = 3, i = 5
h = 10, i = 6
h = 1, i = 7
h = 8, i = 8
h = 15, i = 9
h = 6, i = 10
h = 13, i = 11
h = 4, i = 12
h = 11, i = 13
h = 2, i = 14
h = 9, i = 15

你看，h的值在16次遞增內，沒有發生重複。但是要記住，2的N次方作為長度才會有這個效果，這也解釋了為什麼ThreadLocalMap的entry數組初始長度是16，每次都是2倍的擴容。

驗證新threadLocal的get和set時回收部分無效的entry

為了驗證出結果，我們需要先給ThreadLocal的nextHashCode重置一個初始值，這樣在測試的時候，每個threadLocal的數組下標才會按照我們設計的思路走。

static void resetNextHashCode() throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
    Field nextHashCodeField = ThreadLocal.class.getDeclaredField("nextHashCode");
    nextHashCodeField.setAccessible(true);
    nextHashCodeField.set(null, new AtomicInteger(1253254570));
}

然後在測試代碼里，我們先調用resetNextHashCode方法，然後加兩個ThreadLocal對象並set值，gc前把強引用去除，gc后再new兩個新的theadLocal對象，分別調用他們的get和set方法。
在每個關鍵點打印出threadLocalMap做比較。

static void testExpungeSomeEntriesWhenGetOrSet() throws InterruptedException {
    Utils.println("----------testExpungeStaleEntries----------");
    Thread thread1 = new Thread(() -> {
        try {
            resetNextHashCode();

            //注意，這裏必須有兩個ThreadLocal，才能驗證出threadLocal1被清理
            ThreadLocal<String> threadLocal1 = new ThreadLocal<>();
            ThreadLocal<String> threadLocal2 = new ThreadLocal<>();

            threadLocal1.set("threadLocal1-value");
            threadLocal2.set("threadLocal2-value");


            Object threadLocalMap = getThreadLocalMap(Thread.currentThread());
            //set threadLocal1 unreachable
            threadLocal1 = null;
            threadLocal2 = null;
            forceGC();

            Utils.println("print threadLocalMap after gc");
            printThreadLocalMap(threadLocalMap);

            ThreadLocal<String> newThreadLocal1 = new ThreadLocal<>();
            newThreadLocal1.get();
            Utils.println("print threadLocalMap after call a new newThreadLocal1.get");
            printThreadLocalMap(threadLocalMap);

            ThreadLocal<String> newThreadLocal2 = new ThreadLocal<>();
            newThreadLocal2.set("newThreadLocal2-value");
            Utils.println("print threadLocalMap after call a new newThreadLocal2.set");
            printThreadLocalMap(threadLocalMap);


        } catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }, "thread1");

    thread1.start();
    thread1.join();
    Utils.println("------------------------------------------");
}

程序輸出結果為：

----------testExpungeStaleEntries----------
print threadLocalMap after gc
thread1
----threadLocals (ThreadLocalMap), table.length = 16
--------table[0] -> null
--------table[1] -> entry key = null, value = threadLocal2-value
--------table[2] -> null
--------table[3] -> null
--------table[4] -> null
--------table[5] -> null
--------table[6] -> null
--------table[7] -> null
--------table[8] -> null
--------table[9] -> null
--------table[10] -> entry key = null, value = threadLocal1-value
--------table[11] -> null
--------table[12] -> null
--------table[13] -> null
--------table[14] -> null
--------table[15] -> null
print threadLocalMap after call a new newThreadLocal1.get
thread1
----threadLocals (ThreadLocalMap), table.length = 16
--------table[0] -> null
--------table[1] -> entry key = null, value = threadLocal2-value
--------table[2] -> null
--------table[3] -> null
--------table[4] -> null
--------table[5] -> null
--------table[6] -> null
--------table[7] -> null
--------table[8] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@2b63dc81, value = null
--------table[9] -> null
--------table[10] -> null
--------table[11] -> null
--------table[12] -> null
--------table[13] -> null
--------table[14] -> null
--------table[15] -> null
print threadLocalMap after call a new newThreadLocal2.set
thread1
----threadLocals (ThreadLocalMap), table.length = 16
--------table[0] -> null
--------table[1] -> null
--------table[2] -> null
--------table[3] -> null
--------table[4] -> null
--------table[5] -> null
--------table[6] -> null
--------table[7] -> null
--------table[8] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@2b63dc81, value = null
--------table[9] -> null
--------table[10] -> null
--------table[11] -> null
--------table[12] -> null
--------table[13] -> null
--------table[14] -> null
--------table[15] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@2e93c547, value = newThreadLocal2-value
------------------------------------------

從結果上來看，

gc后table[1]和table[10]的key變成了null
new newThreadLocal1.get后，新增了table[8]，table[10]被清理了，但table[1]還在（這就是cleanSomeSlots中some的意思）
new newThreadLocal2.set后，新增了table[15]，table[1]被清理了。

驗證map的size大於等於table.length的2/3時回收所有無效的entry

    static void testExpungeAllEntries() throws InterruptedException {
        Utils.println("----------testExpungeStaleEntries----------");
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            try {
                resetNextHashCode();

                int threshold = 16 * 2 / 3;
                ThreadLocal[] threadLocals = new ThreadLocal[threshold - 1];
                for(int i = 0; i < threshold - 1; i ++){
                    threadLocals[i] = new ThreadLocal<String>();
                    threadLocals[i].set("threadLocal" + i + "-value");
                }

                Object threadLocalMap = getThreadLocalMap(Thread.currentThread());

                threadLocals[1] = null;
                threadLocals[8] = null;
                //threadLocals[6] = null;
                //threadLocals[4] = null;
                //threadLocals[2] = null;
                forceGC();

                Utils.println("print threadLocalMap after gc");
                printThreadLocalMap(threadLocalMap);

                ThreadLocal<String> newThreadLocal1 = new ThreadLocal<>();
                newThreadLocal1.set("newThreadLocal1-value");
                Utils.println("print threadLocalMap after call a new newThreadLocal1.get");
                printThreadLocalMap(threadLocalMap);

            } catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }, "thread1");

        thread1.start();
        thread1.join();
        Utils.println("------------------------------------------");
    }

我們先創建了9個threadLocal對象並設置了值，然後去掉了其中2個的強引用（注意這2個可不是隨意挑選的）。
gc后再添加一個新的threadLocal，最後打印出最新的map。輸出為：

----------testExpungeStaleEntries----------
print threadLocalMap after gc
thread1
----threadLocals (ThreadLocalMap), table.length = 16
--------table[0] -> null
--------table[1] -> entry key = null, value = threadLocal1-value
--------table[2] -> entry key = null, value = threadLocal8-value
--------table[3] -> null
--------table[4] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@60523912, value = threadLocal6-value
--------table[5] -> null
--------table[6] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@48fccd7a, value = threadLocal4-value
--------table[7] -> null
--------table[8] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@188bbe72, value = threadLocal2-value
--------table[9] -> null
--------table[10] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@19e0ebe8, value = threadLocal0-value
--------table[11] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@688bcb6f, value = threadLocal7-value
--------table[12] -> null
--------table[13] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@46324c19, value = threadLocal5-value
--------table[14] -> null
--------table[15] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@38f1283, value = threadLocal3-value
print threadLocalMap after call a new newThreadLocal1.get
thread1
----threadLocals (ThreadLocalMap), table.length = 32
--------table[0] -> null
--------table[1] -> null
--------table[2] -> null
--------table[3] -> null
--------table[4] -> null
--------table[5] -> null
--------table[6] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@48fccd7a, value = threadLocal4-value
--------table[7] -> null
--------table[8] -> null
--------table[9] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@1dae16b1, value = newThreadLocal1-value
--------table[10] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@19e0ebe8, value = threadLocal0-value
--------table[11] -> null
--------table[12] -> null
--------table[13] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@46324c19, value = threadLocal5-value
--------table[14] -> null
--------table[15] -> null
--------table[16] -> null
--------table[17] -> null
--------table[18] -> null
--------table[19] -> null
--------table[20] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@60523912, value = threadLocal6-value
--------table[21] -> null
--------table[22] -> null
--------table[23] -> null
--------table[24] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@188bbe72, value = threadLocal2-value
--------table[25] -> null
--------table[26] -> null
--------table[27] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@688bcb6f, value = threadLocal7-value
--------table[28] -> null
--------table[29] -> null
--------table[30] -> null
--------table[31] -> entry key = java.lang.ThreadLocal@38f1283, value = threadLocal3-value
------------------------------------------

從結果上看：

gc后table[1]和table[2]（即threadLocal1和threadLocal8）的key變成了null
加入新的threadLocal后，table的長度從16變成了32（因為此時的size是8，正好等於10 – 10/4，所以擴容），並且threadLocal1和threadLocal8這兩個entry不見了。

如果在gc前，我們把threadLocals[1、8、6、4、2]都去掉強引用，加入新threadLocal後會發現1、8、6、4、2被清除了，但沒有擴容，因為此時size是5，小於10-10/4。這個邏輯就不貼測試結果了，你可以取消註釋上面代碼中相關的邏輯試試。

大部分場景下，ThreadLocal對象的生命周期是和app一致的，弱引用形同虛設

回到現實中。

我們用ThreadLocal的目的，無非是在跨方法調用時更方便的線程安全地存儲和使用變量。這就意味着ThreadLocal的生命周期很長，甚至和app是一起存活的，強引用一直在。

既然強引用一直存在，那麼弱引用就形同虛設了。

所以在確定不再需要ThreadLocal中的值的情況下，還是老老實實的調用remove方法吧！

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entry數組的下標如何確定？

驗證新threadLocal的get和set時回收部分無效的entry

驗證map的size大於等於table.length的2/3時回收所有無效的entry

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