ThreadLocal深入解析：碰撞解决与扩容机制详解

ThreadLocal 是 Java 中一种线程局部变量存储机制，它确保每个线程都有自己的独立副本，而无需全局共享。在 Thread 类中，ThreadLocal 实现了这种特性的关键在于 ThreadLocalMap 的内部结构和管理策略。 ThreadLocalMap 是一个 ThreadLocal 实例的内部容器，它实际上是一个 Entry 数组，这里的 Entry 是一个弱引用，这样可以避免内存泄漏，因为当对应的 Thread 被垃圾回收时，与其关联的 Entry 也会随之被回收。Array 的下标计算基于斐波那契数列，这是一种优化手段，目的是尽可能地使哈希分布均匀，减少冲突。 当调用 ThreadLocal 的 `set` 方法时，会首先确定要在 Entry 数组中的哪个位置存储数据。如果对应位置的 Entry 没有值（即桶为空），则直接在该位置创建一个新的 Entry，将 ThreadLocal 对象和副本变量存储起来。如果桶已有值并且 key 与新插入的 key 相同，那么会直接替换现有值；如果遇到 null 的 key，则说明该桶已失效，需要执行清理操作。 `replaceStaleEntry` 方法负责处理失效桶。它维护一个变量 `slotToExpunge`，从当前失效桶开始，遍历数组找到所有失效的桶，并将它们置空。同时，会调整其他桶的位置，以便让它们更接近原本应该插入的位置，或者直接腾出空位，以保持数组的高效利用。 清理过程中，`expungeStaleEntry` 方法会从 `slotToExpunge` 开始，逐个处理过期桶，确保内存的有效管理和性能。当清理完成后，ThreadLocalMap 会确保每个线程的副本是唯一的，且不会干扰其他线程的数据。 总结来说，ThreadLocal 通过 ThreadLocalMap 的设计巧妙地实现了线程本地存储，利用弱引用和斐波那契数列优化哈希冲突，以及高效的清理机制来维护每个线程的独立副本，这对于避免线程间的变量污染、提高多线程环境下的程序效率具有重要意义。