10分钟掌握Android消息机制(二)ThreadLocal的工作原理

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本文主要来源是 任玉刚大神的《Android开发艺术探索》

Android的消息机制实际上就是Handler的运行机制。为了更好的Looper的工作原理，了解ThreadLocal可以对Android的消息机制有一个深入的理解。

ThreadLocal的工作原理

ThreadLocal 是一个线程内部的数据存储类，通过它可以在指定的线程中存取数据，数据存储后，只有在指定线程中可以获取到存储的数据，对于其他线程来说则无法获取到数据。日常开发中用到ThreadLocal的地方比较少，但在某些特殊的场景下，通过ThreadLocal可以轻松的实现一些看起来复杂的功能，Looper、ActivityThread以及AMS中都使用到了ThreadLocal。一般来说，当某些数据是以线程为作用域且不同的线程具有不同的数据副本的时候，就可以使用ThreadLocal。比如对于Handler来说，它需要获取当前线程的Looper，很显然Looper的作用域就是线程并且不同线程具有不同的Looper，这个时候通过ThreadLocal就可以轻松实现Looper在线程中的存取。如果不采用ThreaLocal，这个时候通过ThreadLocal就可以轻松实现Looper在线程中的存取。如果不采用ThreadLocal，那么系统就必须提供一个全局的HashMap查找指定线程的Looper，这样一来就必须提供一个类似于LooperManager的类了，但是系统并没有这么做，而选择了ThreadLocal。

说了那么多，不如来点代码实在:
首先定义一个ThreadLocal对象，这里选择Boolean类型的。

    private ThreadLocal mBooleanThreadLocal = new ThreadLocal<>();

然后分别在主线程、子线程1和子线程2中设置和访问它的值，代码如下所示。

      mBooleanThreadLocal.set(true);
        Log.d(TAG, "[ThreadMain]mBooleanThreadLocal=" + mBooleanThreadLocal.get());
        new Thread("Thread#1") {
            @Override
            public void run() {
                mBooleanThreadLocal.set(false);
                Log.d(TAG, "[Thread#1]mBooleanThreadLocal=" + mBooleanThreadLocal.get());
            }
        }.start();
        new Thread("Thread#2") {
            @Override
            public void run() {
                Log.d(TAG, "[Thread#2]mBooleanThreadLocal=" + mBooleanThreadLocal.get());
            }
        }.start();

在上面的代码中，在主线程中设置mBooleanThreadLocal的值为true，在子线程1中设置mBooleanThreadLocal的值为false，在子线程2中不设置mBooleanThreadLocal的值。然后分别在3个线程中通过get方法获取mBooleanThreadLocal的值，根据前面对mBooleanThreadLocal的描述，这个时候，主线程中应该是true，子线程1中应该是false，而子线程2中由于没有设置值，所以应该是null。安装并运行程序，日志如下。

D/MainActivity: [ThreadMain]mBooleanThreadLocal=true
D/MainActivity: [Thread#2]mBooleanThreadLocal=null
D/MainActivity: [Thread#1]mBooleanThreadLocal=false

从上面日志可以看出，虽然在不同的线程访问同一个ThreadLoacl对象，但他们的通过ThreadLoacl获取的值却是不一样的，这就是ThreadLoacl的奇妙之处2。结合这个例子然后再看一遍对ThreadLoacl分析，我们应该能比较好的理解ThreadLoacl的使用方法了。ThreadLoacl之所以有这么奇妙的效果，是因为不同线程访问同一个ThreadLoacl的get方法，ThreadLoacl内部会从各自的线程中取出一个数组，然后在从数组中根据当前的ThreadLoacl的所以去查找对应的value。很显然，不同线程中的数组是不同的，这就是为什么通过ThreadLoacl可以在不同的线程中维护一套数据副本并且彼此不干扰。

ThreadLocal的内部实现

对于ThreadLocal的使用方法和工作过程已经做过介绍，下面分析一下ThreadLocal的内部实现，ThreadLocal是一个泛型类，它的定义为public class ThreadLocal,只有弄清楚ThreadLocal的get和set方法就可以明白它的工作原理。
首先先看一下ThreadLocal的set方法：

    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }  

在上面的set方法中，首先会通过getMap获取当前线程中的ThreadLocal的数据，如何获取？其实很简单，在Thread的内部有一个成员专门存储线程的ThreadLocal数据：ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals(不同的版本代码不一致，但核心逻辑是一致的)。如果map不为空，就将value存入，如果为空就创建map然后赋值。
分析了set方法我们看一下get方法，如下所示：

    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }

可以发现，ThreadLocal的get方法的逻辑也很清晰，塔筒样是取当前线程的ThreadLocalMap对象，如果为空就返回初始值，初始值由ThreadLocal的initialValue方法描述，默认情况下为null，当然可以重写这个方法。

    protected T initialValue() {
        return null;
    }

从get和set方法可以看出，它们所操作的对象都是当前线程的ThreadLocalMap，因此在不同的线程访问同一个ThreadLocal的set和get方法，它们对ThreadLocal所做的读写操作仅限于各自线程的内部，这就是为什么ThreadLocal可以在多个线程下互不干扰的存储和修改数据了，理解ThreadLocal的实现方式有助于理解Looper的工作原理。

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