ThreadLocal的基本使用，以及它是如何保证线程安全

1.为什么会产生线程安全问题？

在多线程的环境当中，线程之间的变量它一般都是共享的。在堆中会维护共享的数据存储区域，这个区域数据为所有多个线程共享，能够访问并修改变量，所以多线程环境下，可能会存在线程安全问题。

2.使用ThreadLoacl实现线程隔离

ThreadLoacl会为当前线程维护一个变量副本，该变量副本只能被当前线程使用，其它线程无法访问该副本，因此能够解决线程安全问题。

ThreadLocal提供了三个常用方法，一个是set();添加变量；get()获取变量，以及remove()移除变量。

public class HostHolder {
    
    // 创建ThreadLocal，存放user对象
    private ThreadLocal users = new ThreadLocal();

    public void setUser(User user) {
        // 调用set传入user对象
        users.set(user);
    }

    public User getUser(){
        // 调用get()获取user对象
        return users.get();
    }

    public void clearUser() {
        // 移除user对象
        users.remove();
    }
}

上面的user对象，是我在项目中需要保护的资源，user对象存放的是用户的信息，为用户独享，所以需要保证线程安全。

3.ThreadLocal如何保证线程安全？

主要是用到了ThreadLoaclMap对象，这个对象是当前线程维护的变量副本，为当前线程共享。它是一个哈希表，维护了当前线程所有的ThreadLocal对象；hash表的key就是ThreadLocal对象的哈希值，value就是要存储的变量。具体如下图：

上述代码中，ThreadLocal users = new ThreadLocal();

hash表的key就是 users对象的hash值，而value就是  users.set(user);方法传入的user对象。

set()方法源码如下：记住一个线程内ThreadLocalMap对象只有一个，初始为null，第一次往里添加元素时才初始化。

    public void set(T value) {
        // 获取当前线程
        Thread t = Thread.currentThread();
        // 获取ThreadLocalMap对象
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        // 因为ThreadLocalMap的对象初始为空，第一次添加元素时才会初始化
        // 所以需要判空
        if (map != null)
            // 如果ThreadLocalMap对象已经创建，就直接将对象存入hash表
            map.set(this, value);
        else
            // 如果还为创建，则初始化ThreadLocalMap对象之后，将需要存储的对象存入hash表
            createMap(t, value);
    }

get()方法：

public T get() {
    // 获取当前线程
    Thread t = Thread.currentThread();
    // 获取ThreadLocalMap对象
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    // 如果ThreadLocalMap对象存在，就去获取它存储的对象
    if (map != null) {
        // 获取调用者也就users的entry，entry是key-value形式
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        // entry不为null，就获取它的value并返回
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    // 如果不存在就调用初始化方法
    return setInitialValue();
}

setInitialValue()逻辑和set()方法类似。了解一下，实际上，setInitialValue() 方法是在 get() 方法中被调用，用于初始化变量的初始值并存储到 ThreadLocalMap 中。调用initialValue()方法需要重写，返回你需要存储的变量，作为value进行存储。

    private T setInitialValue() {
        T value = initialValue();
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
        return value;
    }


    // 创建ThreadLocal，存放user对象
    private ThreadLocal users = new ThreadLocal(){
        // 需要重写initialValue去返回user对象
        @Override
        protected User initialValue() {
            return getUser();
        }
    };
    
    public User getUser(User user) {
        return user;
    }

原理总结：ThreadLocal底层实际上就是为每个线程维护了ThreadLocalMap对象，ThreadLocalMap本质是一个哈希表，它的主要作用是为每个线程提供一个独立的变量副本，这样不同线程之间的变量互不干扰，从而实现线程隔离实现线程隔离，使用时从哈希表中去获取对应的变量。