【惊天真相】ThreadLocal原理与源码分析

　　ThreadLocal，神神秘秘的一个东西，长久以来似乎都觉得“这玩意好屌！竟然能这么轻松地解决线程间资源冲突问题！”。然而分析下它的源码就会发现，这东西只是唬人的，原理其实就是“在各线程的堆空间里维护各线程自己的资源”，更通俗的说法就是“废话！你让每个线程在自己线程里面用自己的局部变量，发生冲突才怪！”。所以说啊这个东西就是个纸老虎，下面从头分析。

　　分析前感谢这篇博客：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920407.html，没有这篇我真的弄不懂，这篇观点正确，诲人不倦，一定是位技术深厚的前辈！

　　好，闲言少叙，讲正题。
　　先是一个使用ThreadLocal的例子：

private static final ThreadLocal CONTEXT = new ThreadLocal<>();

public void setVal(int i) {
        CONTEXT.set(i);
}

public int getVal(){
    Integer val = CONTEXT.get();
    return val == null ? 0 : val;
}

　　这是一个没什么用的例子，只为说明问题。setVal方法可以往现在这个线程的“线程本地空间”（先不用管这个名词啥意思，就当是线程间互不相关的各自的一块空间）里存进去一个Integer或者更新已有Integer的值；getVal方法是获取这个值。threadlocal的作用就在于可以让每个线程各有各的值，互不影响，线程安全！
　　那么从源码角度分析threadlocal是怎么做到的。
　　首先是看一下ThreadLocal.set(T value)这个方法：

/**
     * Sets the current thread's copy of this thread-local variable
     * to the specified value.  Most subclasses will have no need to
     * override this method, relying solely on the {@link #initialValue}
     * method to set the values of thread-locals.
     *
     * @param value the value to be stored in the current thread's copy of
     *        this thread-local.
     */
    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

　　来一行行看ThreadLocal在这里干了什么，先是获取当前线程，然后调用了getMap，传入当前线程作为参数，获得到了一个类型为ThreadLocalMap的对象。好，现在解决两个问题（注意接下来提到的类名）：
　　1、ThreadLocalMap是啥？
　　跳过去看一下发现，ThreadLocalMap是ThreadLocal的一个内部类，ThreadLocalMap内部有一段这样的代码：

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

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

　　看到这里可能很惊奇，“纳尼？键的类型是ThreadLocal？”，暂且搁置这个疑问，Entry的值是Object，嗯，看来每个线程里的“数据副本”就是存在这。
　　2、getMap干了啥？
　　跳过去看一下，是这样的：

/**
     * Get the map associated with a ThreadLocal. Overridden in
     * InheritableThreadLocal.
     *
     * @param  t the current thread
     * @return the map
     */
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }

　　传进去的是当前线程，返回来的是当前线程对象里的一个成员变量！而且类型是ThreadLocalMap！“纳尼？！Thread类里有这个成员变量？”没错，Thread类里持有一个ThreadLocalMap对象！不信跳过去看，Thread类里有这句话：

/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
     * by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

　　这是Thread类的一个成员变量。返回去的就是这个，每个Thread都自己有一个的，存在于该Thread栈空间的，和该Thread中声明的局部变量没什么区别的（从存储的角度上讲），一个Entry为的ThreadLocalMap。
　　回头看之前的ThreadLocal.set(T value)，再贴一遍代码：

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

　　获取到了当前线程的ThreadLocalMap之后，我们的ThreadLocal判断了一下map是否为空，不空就存入或替换为(this, value)；空就执行一个初始化的操作。set或者初始化的细节本文不赘述了。
　　值得注意的是，之前我们很疑惑的“键为什么是ThreadLocal”这个谜题解开了，这里不是就传入了this这个ThreadLocal嘛，这是因为一个Thread可能对应不止一个ThreadLocal，想要知道具体是Thread对应的哪个ThreadLocal，就要在Thread中维护一个ThreadLocalMap，以ThreadLocal为键，就可以找到Thread在某个ThreadLocal里对应的本地数据（本地数据指的就是Entry值的那个Object，例子里的Integer，实际上以thread内部变量的形式存在于thread对象中），这就是“Thread里为啥有个ThreadLocalMap？ThreadLocalMap为啥是个Map？键的类型为啥是ThreadLocal？”这三个问题的答案！
　　上面一段话比较拗口，本人水平所限，只能说成这样了，真正理解上面的话也就理解了ThreadLocal。这时候你一定会拍着大腿说，我靠！这是个什么玩意儿？原来这么简单啊！
　　没错，ThreadLocal的根本原理在于把数据存在了线程的各自的ThreadLocalMap中，也就是存在了线程的一个成员变量里，线程自己的内部变量当然跟别的线程互不影响，当然解决了这个问题。也就是说上面的例子里，你完全可以自己给你的线程类里加一个Integer型的成员，再写个get、set方法，就能达到完全相同的效果，这不就是所谓的“给每个线程一份数据副本”吗？只不过JAVA为你提供了一个名为ThreadLocal的API让你可以方便的处理这件事，比如你需要在方法间跳来跳去的时候，或者数据类型没有Integter这么简单的话。ThreadLocal不过是个方便你管理线程里数据的一个JDK提供的API而已，没什么神奇的。
　　回头看ThreadLocal这个名字，觉得像冷笑话一样，“线程本地”，意思是说“线程自己拿自己的本地空间（线程里的局部变量）存数据”。