1. Java中的線程安全

• Java線程安全：狹義地認(rèn)為是多線程之間共享數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。
• Java語(yǔ)言中各種操作共享的數(shù)據(jù)有5種類型：不可變、絕對(duì)線程安全、相對(duì)線程安全、線程兼容、線程獨(dú)立

① 不可變

• 不可變（Immutable） 的對(duì)象一定是線程安全的，不需要再采取任何的線程安全保障措施。
• 只要能正確構(gòu)建一個(gè)不可變對(duì)象，該對(duì)象永遠(yuǎn)不會(huì)在多個(gè)線程之間出現(xiàn)不一致的狀態(tài)。
• 多線程環(huán)境下，應(yīng)當(dāng)盡量使對(duì)象成為不可變，來(lái)滿足線程安全。

如何實(shí)現(xiàn)不可變？

• 如果共享數(shù)據(jù)是基本數(shù)據(jù)類型，使用final關(guān)鍵字對(duì)其進(jìn)行修飾，就可以保證它是不可變的。
• 如果共享數(shù)據(jù)是一個(gè)對(duì)象，要保證對(duì)象的行為不會(huì)對(duì)其狀態(tài)產(chǎn)生任何影響。
• String是不可變的，對(duì)其進(jìn)行substring()、replace()、concat()等操作，返回的是新的String對(duì)象，原始的String對(duì)象的值不受影響。而如果對(duì)StringBuffer或者StringBuilder對(duì)象進(jìn)行substring()、replace()、append()等操作，直接對(duì)原對(duì)象的值進(jìn)行改變。
• 要構(gòu)建不可變對(duì)象，需要將內(nèi)部狀態(tài)變量定義為final類型。如java.lang.Integer類中將value定義為final類型。

private?final?int?value;

常見(jiàn)的不可變的類型：

• final關(guān)鍵字修飾的基本數(shù)據(jù)類型
• 枚舉類型、String類型
• 常見(jiàn)的包裝類型：Short、Integer、Long、Float、Double、Byte、Character等
• 大數(shù)據(jù)類型：BigInteger、BigDecimal

注意：原子類 AtomicInteger 和 AtomicLong 則是可變的。

對(duì)于集合類型，可以使用?Collections.unmodifiableXXX()?方法來(lái)獲取一個(gè)不可變的集合。

• 通過(guò)Collections.unmodifiableMap(map)獲的一個(gè)不可變的Map類型。
• Collections.unmodifiableXXX()?先對(duì)原始的集合進(jìn)行拷貝，需要對(duì)集合進(jìn)行修改的方法都直接拋出異常。

例如，如果獲得的不可變map對(duì)象進(jìn)行put()、remove()、clear()操作，則會(huì)拋出UnsupportedOperationException異常。

② 絕對(duì)線程安全

絕對(duì)線程安全的實(shí)現(xiàn)，通常需要付出很大的、甚至不切實(shí)際的代價(jià)。

Java API中提供的線程安全，大多數(shù)都不是絕對(duì)線程安全。

例如，對(duì)于數(shù)組集合Vector的操作，如get()、add()、remove()都是有synchronized關(guān)鍵字修飾。有時(shí)調(diào)用時(shí)也需要手動(dòng)添加同步手段，保證多線程的安全。

下面的代碼看似不需要同步，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中會(huì)報(bào)錯(cuò)。

import?java.util.Vector;

/**
?*?@Author:?lucy
?*?@Version?1.0
?*/
public?class?VectorTest?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Vector?vector?=?new?Vector<>();
????????while(true){
????????????for?(int?i?=?0;?i?10;?i++)?{
????????????????vector.add(i);
????????????}
????????????new?Thread(new?Runnable()?{
????????????????@Override
????????????????public?void?run()?{
????????????????????for?(int?i?=?0;?i?????????????????????????System.out.println("獲取vector的第"?+?i?+?"個(gè)元素:?"?+?vector.get(i));
????????????????????}
????????????????}
????????????}).start();
????????????new?Thread(new?Runnable()?{
????????????????@Override
????????????????public?void?run()?{
????????????????????for?(int?i=0;i????????????????????????System.out.println("刪除vector中的第"?+?i+"個(gè)元素");
????????????????????????vector.remove(i);
????????????????????}
????????????????}
????????????}).start();
????????????while?(Thread.activeCount()>20)
????????????????return;
????????}
????}
}

出現(xiàn)ArrayIndexOutOfBoundsException異常，原因：某個(gè)線程恰好刪除了元素i，使得當(dāng)前線程無(wú)法訪問(wèn)元素i。

Exception?in?thread?"Thread-1109"?java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException:?Array?index?out?of?range:?1
?at?java.util.Vector.remove(Vector.java:831)
?at?VectorTest$2.run(VectorTest.java:28)
?at?java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

需要將對(duì)元素的get和remove構(gòu)造成同步代碼塊：

synchronized?(vector){
????for?(int?i?=?0;?i?????????System.out.println("獲取vector的第"?+?i?+?"個(gè)元素:?"?+?vector.get(i));
????}
}
synchronized?(vector){
????for?(int?i=0;i????????System.out.println("刪除vector中的第"?+?i+"個(gè)元素");
????????vector.remove(i);
????}
}

③ 相對(duì)線程安全

• 相對(duì)線程安全需要保證對(duì)該對(duì)象的單個(gè)操作是線程安全的，在必要的時(shí)候可以使用同步措施實(shí)現(xiàn)線程安全。
• 大部分的線程安全類都屬于相對(duì)線程安全，如Java容器中的Vector、HashTable、通過(guò)Collections.synchronizedXXX()方法包裝的集合。

④ 線程兼容

• Java中大部分的類都是線程兼容的，通過(guò)添加同步措施，可以保證在多線程環(huán)境中安全使用這些類的對(duì)象。
• 如常見(jiàn)的ArrayList、HashTableMap都是線程兼容的。

⑤ 線程對(duì)立

• 線程對(duì)立是指：無(wú)法通過(guò)添加同步措施，實(shí)現(xiàn)多線程中的安全使用。
• 線程對(duì)立的常見(jiàn)操作有：Thread類的suspend()和resume()（已經(jīng)被JDK聲明廢除），System.setIn()和System.setOut()等。

2. Java的枚舉類型

通過(guò)enum關(guān)鍵字修飾的數(shù)據(jù)類型，叫枚舉類型。

• 枚舉類型的每個(gè)元素都有自己的序號(hào)，通常從0開(kāi)始編號(hào)。
• 可以通過(guò)values()方法遍歷枚舉類型，通過(guò)name()或者toString()獲取枚舉類型的名稱
• 通過(guò)ordinal()方法獲取枚舉類型中元素的序號(hào)

public?class?EnumData?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????for?(Family?family?:?Family.values())?{
????????????System.out.println(family.name()?+?"："?+?family.ordinal());
????????}
????}
}

enum?Family?{
????GRADMOTHER,?GRANDFATHER,?MOTHER,?FATHER,?DAUGHTER,?SON;
}

可以將枚舉類型看做普通的class，在里面定義final類型的成員變量，便可以為枚舉類型中的元素賦初值。

要想獲取枚舉類型中元素實(shí)際值，需要為成員變量添加getter方法。

雖然枚舉類型的元素有了自己的實(shí)際值，但是通過(guò)ordinal()方法獲取的元素序號(hào)不會(huì)發(fā)生改變。

public?class?EnumData?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????for?(Family?family?:?Family.values())?{
????????????System.out.println(family.name()?+?"：實(shí)際值"?+?family.getValue()?+
????????????????????",?實(shí)際序號(hào)"?+?family.ordinal());
????????}
????}
}
enum?Family?{
????GRADMOTHER(3),?GRANDFATHER(4),?MOTHER(1),?FATHER(2),?DAUGHTER(5),?SON(6);
????private?final?int?value;
????Family(int?value)?{
????????this.value?=?value;
????}
????public?int?getValue()?{
????????return?value;
????}
}

3. Java線程安全的實(shí)現(xiàn)

① 互斥同步

互斥同步（Mutex Exclusion & Synchronization）是一種常見(jiàn)的并發(fā)正確性保障手段。

• 同步：多個(gè)線程并發(fā)訪問(wèn)共享數(shù)據(jù)，保證共享數(shù)據(jù)同一時(shí)刻只被一個(gè)（或者一些，使用信號(hào)量）線程使用。
• 互斥：互斥是實(shí)現(xiàn)同步的一種手段，主要的互斥實(shí)現(xiàn)方式：臨界區(qū)（Critical Section）、互斥量（Mutex）、信號(hào)量（Semaphore）。

同步與互斥的關(guān)系：

• 互斥是原因，同步是結(jié)果。
• 同步是目的，互斥是方法。

Java中，最基本的實(shí)現(xiàn)互斥同步的手段是synchronized關(guān)鍵字，其次是JUC包中的ReentrantLock。

關(guān)于synchronized關(guān)鍵字：

• 編譯后的同步塊，開(kāi)始處會(huì)添加monitorenter指令，結(jié)束處或異常處會(huì)添加monitorexit指令。
• monitorenter和monitorexit指令中都包含一個(gè)引用類型的參數(shù)，分別指向加鎖或解鎖的對(duì)象。如果是同步代碼塊，則為synchronized括號(hào)中明確指定的對(duì)象；如果為普通方法，則為當(dāng)前實(shí)例對(duì)象；如果為靜態(tài)方法，則為類對(duì)應(yīng)的class對(duì)象。
• JVM執(zhí)行monitorenter指令時(shí)，要先嘗試獲取鎖：如果對(duì)象沒(méi)被鎖定或者當(dāng)前線程已經(jīng)擁有該對(duì)象的鎖，則鎖計(jì)數(shù)器加1；否則獲取鎖失敗，進(jìn)入阻塞狀態(tài)，等待持有鎖的線程釋放鎖。
• JVM執(zhí)行monitorexit指令時(shí)，鎖計(jì)數(shù)器減1，直到計(jì)數(shù)器的值為0，鎖被釋放。（synchronized是支持重進(jìn)入的）
• 由于阻塞或者喚醒線程都需要從用戶態(tài)（User Mode）切換到核心態(tài)（Kernel Mode），有時(shí)鎖只會(huì)被持有很短的時(shí)間，沒(méi)有必要進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。可以讓線程在阻塞之前先自旋等待一段時(shí)間，超時(shí)未獲取到鎖才進(jìn)入阻塞狀態(tài)，這樣可以避免頻繁的切入到核心態(tài)。其實(shí)，就是后面自旋鎖的思想。

關(guān)于ReentrantLock：

• 與synchronized關(guān)鍵字相比，它是API層面的互斥鎖（lock()、unlock()、try...finally)。
• 與synchronized關(guān)鍵字相比，具有可中斷、支持公平與非公平性、可綁定多個(gè)Condition對(duì)象的高級(jí)功能。
• 由于synchronized關(guān)鍵字被優(yōu)化，二者的性能差異并不是很大，如果不是想使用ReentrantLock的高級(jí)功能，優(yōu)先考慮使用synchronized關(guān)鍵字。

② 非阻塞同步

（1）CAS概述

互斥同步最大的性能問(wèn)題是線程的阻塞和喚醒，因此又叫阻塞同步。

互斥同步采用悲觀并發(fā)策略：

• 多線程并發(fā)訪問(wèn)共享數(shù)據(jù)時(shí)，總是認(rèn)為只要不加正確的同步措施，肯定會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。
• 無(wú)論共享數(shù)據(jù)是否存在競(jìng)爭(zhēng)，都會(huì)執(zhí)行加鎖、用戶態(tài)和心態(tài)的切換、維護(hù)鎖計(jì)數(shù)器、檢查是否有被阻塞的線程需要喚醒等操作。

隨著硬件指令集的發(fā)展，我們可以采用基于沖突檢測(cè)的樂(lè)觀并發(fā)策略：

• 先進(jìn)行操作，如果不存在沖突（即沒(méi)有其他線程爭(zhēng)用共享數(shù)據(jù)），則操作成功。
• 如果有其他線程爭(zhēng)用共享數(shù)據(jù)，產(chǎn)生了沖突，使用其他的補(bǔ)償措施。
• 常見(jiàn)的補(bǔ)償措施：不斷嘗試，直到成功為止，比如循環(huán)的CAS操作。

樂(lè)觀并發(fā)策略的許多實(shí)現(xiàn)都不需要將線程阻塞，這種同步操作叫做非阻塞同步。

非阻塞同步依靠的硬件指令集：前三條是比較久遠(yuǎn)的指令，后兩條是現(xiàn)代處理器新增的。

• 測(cè)試和設(shè)置（Test and Set)
• 獲取并增加（Fetch and Increment）
• 交換（Swap）
• 比較并交換（Compare and Swap，即CAS）
• 加載鏈接/條件存儲(chǔ)（Load Linked/ Store Conditional，即LL/SC）

什么是CAS？

• CAS，即Compare and Swap，需要借助處理器的cmpxchg指令完成。
• CAS指令需要三個(gè)操作數(shù)：內(nèi)存位置V（Java中可以簡(jiǎn)單的理解為變量的內(nèi)存地址）、舊的期待值A(chǔ)、新值B。
• CAS指令執(zhí)行時(shí)，當(dāng)且僅當(dāng)V符合舊的預(yù)期值A(chǔ)，處理器才用新值B更新V的值；否則，不執(zhí)行更新。
• 不管是否更新V的值，都返回V的舊值，整個(gè)處理過(guò)程是一個(gè)原子操作。

原子操作：所謂的原子操作是指一個(gè)或一系列不可被中斷的操作。

Java中的CAS操作：

• Java中的CAS操作由sun.misc.Unsafe中的compareAndSwapInt()、compareAndSwapLong()等幾個(gè)方法包裝提供。實(shí)際無(wú)法調(diào)用這些方法，需要采用反射機(jī)制才能使用。
• 在實(shí)際的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，一般通過(guò)其他的Java API調(diào)用它們，如JUC包原子類中的compareAndSet(expect, update)?、getAndIncrement()等方法。這些方法內(nèi)部都使用了Unsafe類的CAS操作。
• Unsafe類的CAS操作，通過(guò)JVM的即時(shí)編譯器編譯后，是一條與平臺(tái)相關(guān)的CAS指令。

除了偏向鎖，Java中其他鎖的實(shí)現(xiàn)方式都是用了循環(huán)的CAS操作。學(xué)習(xí)資料：Java進(jìn)階視頻資源

（2）通過(guò)循環(huán)的CAS實(shí)現(xiàn)原子操作

通過(guò)++i或者i++可以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的自增，在多線程環(huán)境下，這樣使用是非線程安全的。

public?class?UnsafeCount?{
????private?int?i?=?0;
????private?static?final?int?THREADS_COUNT?=?200;

????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Thread[]?threads?=?new?Thread[THREADS_COUNT];
????????UnsafeCount?counter?=?new?UnsafeCount();
????????for?(int?i?=?0;?i?????????????threads[i]?=?new?Thread(new?Runnable()?{
????????????????@Override
????????????????public?void?run()?{
????????????????????for?(int?j?=?0;?j?10000;?j++)?{
????????????????????????counter.count();
????????????????????}
????????????????}
????????????});
????????????threads[i].start();
????????}
????????while?(Thread.activeCount()?>?1)?{
????????????Thread.yield();
????????}
????????System.out.println("多線程調(diào)用計(jì)數(shù)器i，運(yùn)行后的值為:?"?+?counter.i);
????}

????public?void?count()?{
????????i++;
????}
}

運(yùn)行以上的代碼發(fā)現(xiàn)：當(dāng)線程數(shù)量增加，每個(gè)線程調(diào)用計(jì)數(shù)器的次數(shù)變大時(shí)，每次運(yùn)行的結(jié)果是錯(cuò)誤且不固定的。

為了實(shí)現(xiàn)實(shí)在一個(gè)多線程環(huán)境下、線程安全的計(jì)數(shù)器，需要使用AtomicInteger的原子自增運(yùn)算。

import?java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public?class?SafeCount?{
????private?AtomicInteger?atomic?=?new?AtomicInteger(0);
????private?static?final?int?THREAD_COUNT?=?200;
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????SafeCount?counter?=?new?SafeCount();
????????Thread[]?threads?=?new?Thread[THREAD_COUNT];
????????for?(int?i?=?0;?i?????????????threads[i]?=?new?Thread(new?Runnable()?{
????????????????@Override
????????????????public?void?run()?{
????????????????????for?(int?j=0;j<10000;j++){
????????????????????????counter.count();
????????????????????}
????????????????}
????????????});
????????????threads[i].start();
????????}
????????while?(Thread.activeCount()>1){
????????????Thread.yield();
????????}
????????System.out.println("多線程調(diào)用線程安全的計(jì)數(shù)器atomic："+counter.atomic);
????}
????public?void?count()?{
????????//?調(diào)用compareAnSet方法，使用循環(huán)的CAS操作實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的原子自增
????????for?(;?;?)?{
????????????int?expect?=?atomic.get();
????????????int?curVal?=?expect?+?1;
????????????if?(atomic.compareAndSet(expect,?curVal))?{
????????????????break;
????????????}
????????}
????}
}

與非線程安全的計(jì)數(shù)器相比，線程安全的計(jì)數(shù)器有以下特點(diǎn)：

• 將int類型的計(jì)數(shù)器變量i，更換成具有CAS操作的AtomicInteger類型的計(jì)數(shù)器變量atomic。
• 進(jìn)行自增運(yùn)算時(shí)，通過(guò)循環(huán)的CAS操作實(shí)現(xiàn)atomic的原子自增。
• 先通過(guò)atomic.get()獲取expect的值，將expect加一得到新值，然后通過(guò)atomic.compareAndSet(expect, curVal)這一方法實(shí)現(xiàn)CAS操作。
• 其中compareAndSet()返回的true或者false，表示此次CAS操作是否成功。如果返回false，則不停地重復(fù)執(zhí)行CAS操作，直到操作成功。

上面的count方法實(shí)現(xiàn)的AtomicInteger原子自增，可以只需要調(diào)用incrementAndGet()一個(gè)方法就能實(shí)現(xiàn)。

public?void?count()?{
????//?調(diào)用incrementAndGet方法，實(shí)現(xiàn)AtomicInteger的原子自增
????atomic.incrementAndGet();
}

因?yàn)閕ncrementAndGet()方法，封裝了通過(guò)循環(huán)的CAS操作實(shí)現(xiàn)AtomicInteger原子自增的代碼。

public?final?int?incrementAndGet()?{
????return?unsafe.getAndAddInt(this,?valueOffset,?1)?+?1;
}
public?final?int?getAndAddInt(Object?var1,?long?var2,?int?var4)?{
????int?var5;
????do?{
????????var5?=?this.getIntVolatile(var1,?var2);
????}?while(!this.compareAndSwapInt(var1,?var2,?var5,?var5?+?var4));
????return?var5;
}

（3）CAS操作存在的問(wèn)題

1. ABA問(wèn)題

• 在執(zhí)行CAS操作更新共享變量的值時(shí)，如果一個(gè)值原來(lái)是A，被其他線程改成了B，然后又改回成了A。對(duì)于該CAS操作來(lái)說(shuō)，它完全感受不到共享變量值的變化。這種操作漏洞稱為CAS操作的ABA問(wèn)題。
• 解決該問(wèn)題的思路是，為變量添加版本號(hào)，每次更新時(shí)版本號(hào)遞增。這種場(chǎng)景下就成了1A --> 2B --> 3A。CAS操作就能檢測(cè)到共享變量的ABA問(wèn)題了。
• JUC包中，也提供了相應(yīng)的帶標(biāo)記的原子引用類AtomicStampedReference來(lái)解決ABA問(wèn)題。
• AtomicStampedReference的compareAndSet()方法會(huì)首先比較期待的引用是否等于當(dāng)前引用，然后檢查期待的標(biāo)記是否等于當(dāng)前標(biāo)記。如果全部相等，則以原子操作的方式將新的引用和新的標(biāo)記更新到當(dāng)前值中。
• 但是AtomicStampedReference目前比較雞肋，如果想解決AB問(wèn)題，可以使用鎖。

2. 循環(huán)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，開(kāi)銷大

循環(huán)的CAS操作如果長(zhǎng)時(shí)間不成功，會(huì)給CPU帶來(lái)非常大的執(zhí)行開(kāi)銷。

3. 只能保證一個(gè)共享變量的原子操作

• 只對(duì)一個(gè)共享變量執(zhí)行操作時(shí)，可以通過(guò)循環(huán)的CAS操作實(shí)現(xiàn)。如果是多個(gè)共享變量，循環(huán)的CAS操作無(wú)法保證操作的原子性。
• 取巧的操作：將多個(gè)共享變量合為一個(gè)變量進(jìn)行CAS操作。JDK1.5開(kāi)始，提供了AtomicReference類保證引用對(duì)象之間的原子性，可以將多個(gè)變量放在一個(gè)對(duì)象中進(jìn)行CAS操作。

③ 無(wú)同步方案

同步只是保證共享數(shù)據(jù)爭(zhēng)用時(shí)正確性的一種手段，如果不存在共享數(shù)據(jù)，自然無(wú)須任何同步措施。

（1）棧封閉

多個(gè)線程訪問(wèn)同一個(gè)方法的局部變量時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)線程安全問(wèn)題。

因?yàn)榉椒ㄖ械木植孔兞坎粫?huì)逃出該方法而被其他線程訪問(wèn)，因此可以看做JVM棧中數(shù)據(jù)，屬于線程私有。

（2）可重入代碼（Reentrant Code）

可重入代碼又叫純代碼（Pure Code），可在代碼執(zhí)行的任何時(shí)候中斷他它，轉(zhuǎn)去執(zhí)行另外一段代碼（包括遞歸調(diào)用它本身），控制權(quán)返回后，原來(lái)的程序不會(huì)出現(xiàn)任何錯(cuò)誤。

所有可重入的代碼都是線程安全，并非所有線程安全的代碼都是可重入的。

可重入代碼的共同特征：

• 不依賴存儲(chǔ)在堆上的數(shù)據(jù)和公用的系統(tǒng)資源
• 用到的狀態(tài)量都由參數(shù)中傳入
• 不調(diào)用非可重用的方法

如何判斷代碼是否具備可重入性？如果一個(gè)方法，它的返回結(jié)果是可預(yù)測(cè)的。只要輸入了相同的數(shù)據(jù)，就都能返回相同的結(jié)果，那它就滿足可重入性，當(dāng)然也就是線程安全的。

（3）線程本地存儲(chǔ)（TLS）

線程本地存儲(chǔ)（Thread Local Storage）：

• 如果一段代碼中所需要的數(shù)據(jù)必須與其他代碼共享，那就看看這些共享數(shù)據(jù)的代碼是否能保證在同一個(gè)線程中執(zhí)行。
• 如果能保證，我們就可以把共享數(shù)據(jù)的可見(jiàn)范圍限制在同一個(gè)線程內(nèi)。
• 這樣，無(wú)須同步也能保證線程之間不出現(xiàn)數(shù)據(jù)爭(zhēng)用的問(wèn)題。

TLS的重要應(yīng)用實(shí)例：經(jīng)典的Web交互模型中，一個(gè)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)一個(gè)服務(wù)器線程，使得Web服務(wù)器應(yīng)用可以使用。學(xué)習(xí)資料：Java進(jìn)階視頻資源

Java中沒(méi)有關(guān)鍵字可以將一個(gè)變量定義為線程所獨(dú)享，但是Java中創(chuàng)建了java.lang.ThreadLocal類提供線程本地存儲(chǔ)功能。

• 每一個(gè)線程內(nèi)部都包含一個(gè)ThreadLocalMap對(duì)象，該對(duì)象將ThreadLocal對(duì)象的hashCode值作為key，即ThreadLocal.threadLocalHashCode，將本地線程變量作為value，構(gòu)成鍵值對(duì)。
• ThreadLocal對(duì)象是當(dāng)前線程ThreadLocalMap對(duì)象的訪問(wèn)入口，通過(guò)threadLocal.set()為本地線程添加獨(dú)享變量；通過(guò)threadLocal.get()獲取本地線程獨(dú)享變量的值。
• ThreadLocal、ThreadLocalMap、Thread的關(guān)系：Thread對(duì)象中包含ThreadLocalMap對(duì)象，ThreadLocalMap對(duì)象中包含多個(gè)鍵值對(duì)，每個(gè)鍵值對(duì)的key是ThreadLocal對(duì)象的hashCode，value是本地線程變量。

ThreadLocal的編程實(shí)例：

• 想為某個(gè)線程添加本地線程變量，必須通過(guò)ThreadLocal對(duì)象在該線程中進(jìn)行添加，構(gòu)造出的鍵值對(duì)自動(dòng)存入該線程的map中；
• 想要獲取某個(gè)線程的本地線程變量，必須在該線程中獲取，會(huì)自動(dòng)查詢?cè)摼€程的map，獲得ThreadLocal對(duì)象對(duì)應(yīng)的value。
• 通過(guò)ThreadLocal對(duì)象重復(fù)為某個(gè)線程添加鍵值對(duì)，會(huì)覆蓋之前的value。

public?class?TLS?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????ThreadLocal?threadLocal1?=?new?ThreadLocal<>();
????????ThreadLocal?threadLocal2?=?new?ThreadLocal<>();
????????Thread?thread1?=?new?Thread(new?Runnable()?{
????????????@Override
????????????public?void?run()?{
????????????????//?設(shè)置當(dāng)前線程的本地線程變量
????????????????threadLocal1.set("thread1");
????????????????threadLocal2.set(1);
????????????????System.out.println(threadLocal1.get()?+?":?"?+?threadLocal2.get());
????????????????//?使用完畢后要?jiǎng)h除，避免內(nèi)存泄露
????????????????threadLocal1.remove();
????????????????threadLocal2.remove();
????????????}
????????});
????????Thread?thread2?=?new?Thread(new?Runnable()?{
????????????@Override
????????????public?void?run()?{
????????????????threadLocal1.set("thread2");
????????????????threadLocal2.set(2);
????????????????System.out.println(threadLocal1.get()?+?":?"?+?threadLocal2.get());
????????????????threadLocal1.remove();
????????????????threadLocal2.remove();
????????????}
????????});
????????thread1.start();
????????thread2.start();
????????//?沒(méi)有通過(guò)ThreadLocal為主線程添加過(guò)本地線程變量，獲取到的內(nèi)容都是null
????????System.out.println(threadLocal1.get()+":?"+threadLocal2.get());
????}
}

對(duì)ThreadLocal的正確理解：

• ThreadLocal適用于線程需要有自己的實(shí)例變量，該實(shí)例變量可以在多個(gè)方法中被使用，但是不能被其他線程共享的場(chǎng)景。
• 由于不存在數(shù)據(jù)共享，何談同步？因此ThreadLocal 從理論上講，不是用來(lái)解決多線程并發(fā)問(wèn)題的。

ThreadLocal的實(shí)現(xiàn)：

最原始的想法：ThreadLocal維護(hù)線程與實(shí)例的映射。既然通過(guò)ThreadLocal對(duì)象為線程添加本地線程變量，那就將ThreadLocalMap放在ThreadLocal中。

原始想法存在的缺陷：多線程并發(fā)訪問(wèn)ThreadLocal中的Map，需要添加鎖。這是， JDK 未采用該方案的一個(gè)原因。

優(yōu)化后的方法：Thread維護(hù)ThreadLocal與實(shí)例的映射。Map是每個(gè)線程所私有，只能在當(dāng)前線程通過(guò)ThreadLocal對(duì)象訪問(wèn)自身的Map。不存在多線程并發(fā)訪問(wèn)同一個(gè)Map的情況，也就不需要鎖。

優(yōu)化后存在內(nèi)存泄露的情況：JDK1.8中，ThreadLocalMap每個(gè)Entry對(duì)ThreadLocal對(duì)象是弱引用，對(duì)每個(gè)實(shí)例是強(qiáng)引用。當(dāng)ThreadLocal對(duì)象被回收后，該Entry的鍵變成null，但Entry無(wú)法被移除。使得實(shí)例被Entry引用無(wú)法回收，造成內(nèi)存泄露。