ThreadLocal原理

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介绍

ThreadLocal类支持泛型，ThreadLocal，T代表线程本地变量类型，在多线程中，每个线程都会保存一份属于自己的T对象，一个线程对T的操作是本地操作，不会影响其他线程。
Android消息机制中，每个Looper对象都是线程本地对象。

public final class Looper {
    static final ThreadLocal sThreadLocal = new ThreadLocal();
    ...
    private static void prepare(boolean quitAllowed) {
        if (sThreadLocal.get() != null) {
            throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
        }
        sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
    }
    public static @Nullable Looper myLooper() {
        return sThreadLocal.get();
    }
     ...
}

在Looper类设计中，定义了一个静态ThreadLocal对象。当线程获取Looper时，myLooper方法，通过ThreadLocal的get方法，获取当前线程本地Looper对象，ThreadLocal的set方法，设置本地Looper对象。

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实现本地对象

ThreadLocal的set/get方法，内部对象存储。

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

根据Thread，获取内部ThreadLocal.ThreadLocalMap对象，该对象有一个Entry类型数组，key/value键值对，key是ThreadLocal对象，value是创建的线程本地Looper对象T。
当Thread内部ThreadLocalMap空时，创建并赋值。

ThreadLocal结构

ThreadLocalMap是ThreadLocal的静态内部类。

static class ThreadLocalMap {

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

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

每个线程Thread对象的ThreadLocalMap内部变量初始化，Entry数组存储线程本地变量。Entry类继承WeakReference，key索引ThreadLocal对象的引用是弱引用。索引的value是泛型指定变量类型的对象。当线程有多个本地变量，定义一些ThreadLocal对象，T的类型不同。

举例，定义一些ThreadLocal，ThreadLocal对象，在Thread线程对象内部ThreadLocalMap中，Entry对象数组，ThreadLocal(key)对象：线程本地A对象(value)，ThreadLocal(key)：线程本地B对象(value)。

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

查找本地变量，从线程Thread对象找到ThreadLocalMap，根据key索引对象ThreadLocal类型，this，(当前ThreadLocald对象的类型)，从Entry类型数组中查找Entry，读取value，即是本地变量。

多线程ThreadLocal对象实现线程本地变量存储

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弱引用

Looper类内部ThreadLocal对象是静态的，每个Thread线程Map的Entry数组中，key是同一个ThreadLocal对象，value值Looper对象是不同的。
对每个线程来说，Looper是隔离的就可以，且非静态的还会多创造很多对象，增加内存消耗。
Map对ThreadLocal的引用是弱引用，当仅有key对ThreadLocal对象弱引用时，该对象会被垃圾回收，此时，Entry类的key指针是空，从Thread到Map，再到Entry的value值有一条强引用链，导致value值内存泄露。
这种情况下，只要线程对象一直存在，无key的value值会一直存在，但是，这条链路已经无用，因无ThreadLocal引用，无法定位到value。

如果Map对ThreadLocal的引用是强引用，当仅有key对ThreadLocal对象强引用，这条从Thread到Entry的强引用链伴随Thread对象一直存在，已经释放了其他对ThreadLocal对象的强引用，无法再从代码中使用ThreadLocal的get方法，从Thread到Entry再到ThreadLocal的引用无法定位，无法获取Entry的key和value值，因此，强引用后果是导致整个Entry对象内存泄露，还是用弱引用比较稳妥，即使只有key这一条链访问到它，(ThreadLocal)，因为是弱引用链，至少能保证被回收，ThreadLocalMap类在每次get/set/remove其中值的时候都会自动清理其他key为null的value，手动清除value，也能被回收了，(注意，是其他，因为对ThreadLocalMap类的访问，从当前存在强引用ThreadLocal对象的get/set/remove方法进入的)。

在Looper类中，ThreadLocal对象是静态对象，每一个线程产生的Looper对象公有ThreadLocal对象，总会有Looper对象链路到ThreadLocal，应该就是将ThreadLocal设置static静态的另一个原因吧。

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总结

ThreadLocal原理本质，将线程本地对象存储在当前Thread的ThreadLocalMap内部Entry数组，键值对方式存储，key是ThreadLocal对象，引用是弱引用，value是T类型变量的对象。

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任重而道远