简述
- ThreadLocal是用来解决共享对象的多线程访问问题的，一般情况下，通过ThreadLocal.set(Object obj) 到线程中的对象obj是该线程自己使用的对象，其他线程是不需要访问的，也访问不到的。各个线程中访问的是不同的对象。
- 线程局部变量功用非常简单，就是为每一个使用该变量的线程都提供一个变量值的副本，是每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会和其它线程的副本冲突。从线程的角度看，就好像每一个线程都完全拥有该变量。
- ThreadLocal使得各线程能够保持各自独立的一个对象，并不是通过ThreadLocal.set()来实现的，而是通过每个线程中的new对象的操作来创建的对象，每个线程创建一个，不是什么对象的拷贝或副本。
- ThreadLocal适用于资源共享但不需要维护状态的情况，也就是一个线程对资源的修改，不影响另一个线程的运行；这种设计是‘空间换时间’，synchronized顺序执行是‘时间换取空间’。
工作原理
在某类中定义ThreaLocal对象threadLocal。如下：
private static ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal();
- 上面我们说每个线程有一个ThreadLocal的拷贝。具体到底是怎么样的呢？？
1、首先每个线程都有一个私有的ThreadLocalMap的引用map
2、当我们第一次调用threadLocal.set()/threadLocal.get()方法的时候会对这个map进行初始化。
3、这个ThreadLocalMap就是用来保存(threadLocal,value)这样的键值对的,即每个使用threadLocal的线程都是将其作为键而指定的值作为value保存在这个map中，而map是每个线程私有的，因此是独立的，可以随意操作。 - 当我们调用threadLocal.get()方法时，他首先会拿到当前线程的ThreadLocalMap对象map，由于这个ThreadLocalMap对象map中保存了(threadLocal,value)的键值对，因此根据map.get(threadLocal)来拿到相应的value值,这样我们就可以随意来操作这个value，不会影响其他线程中的value。
源码剖析
构造方法
public ThreadLocal() {
}
get方法
public T get() {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t); //得到当前线程的ThreadLocalMap对象 成员变量
if (map != null) {
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this); //根据ThreadLocal得到键值对对象Entry。
//检查是否为空，如果不为空，则取出value即可，如果为空，则说明此ThreadLocal随关联的键
//值对被垃圾回收了，这里就再一次的调用了setInitialValue()方法进行初始化
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
return setInitialValue();//利用默认值来为当前线程创建一个ThreadLocalMap对象，如果没有
//重写inititalValue()，则默认值为null.
}
- get()方法的功能：返回当前线程的ThreadLocal副本中的值value，如果当前线程的这个变量没有值，则首先调用inititalValue这个方法来初始化value。
- 第一次使用ThreadLocal.get()时，这个getMap(t)的返回值肯定是null。
setInitialValue方法
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;
}
- 方法执行流程
1.调用initialValue()来获取初始值，ThreadLocal的默认实现是返回null,如果程序员期望这个ThreadLocal变量有一个初始值(不是null)，则我们需要在子类(内部类)中重写这个方法。一般情况下，这个方法至多被每个线程调用一次。但是，在调用remove方法之后紧跟着调用了get方法则会又一次的调用此方法。
2.和ThreadLocal的get()方法一样，调用了getMap(t)方法来获取当前线程的ThreadLocalMap对象。如果getMap(t)返回为null，则调用createMap(t,value)方法来实例化当前线程的ThreadLocalMap对象。如果不为空，则将(threadLocal,value)作为键值对保存在这个ThreadLocalMap中。
3.createMap(t,value)方法来实例化当前线程的ThreadLocalMap对象,方法的代码如下：
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this)方法;
- 根据ThreadLocal(即this)在ThreadLocalMap中找到与ThreadLocal关联的键值对对象Entry。
- 如果这个Entry对象不为null，则直接取出value值返回即可。如果这个Entry为null，则说明此ThreadLocal关键的键值对被垃圾回收了，因此再一次的调用setInitialValue()方法进行初始化。
总结
1、第一步：得到当前线程的ThreadLocalMap对象map.
2、第二步：如果这个map对象为null,则进行实例化，如果不为null，则根据当前的ThreadLocal作为key取出我们想要的结果value。
内部类ThreadLocalMap
- ThreadLocalMap是ThreadLocal的一个内部类， ThreadLocalMap底层借用了一个数组table来保存键值对
(ThreadLocal,value).ThreadLocal的hashCode&(table.length-1)作为数组下标. - 构造方法
ThreadLocalMap(ThreadLocal firstKey, Object firstValue) {
table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1); //求得此ThreadLocal在数组中保存的位置
table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);
size = 1;
setThreshold(INITIAL_CAPACITY);
}
- 内部类Entry
static class Entry extends WeakReference> {
/** The value associated with this ThreadLocal. */
Object value;
Entry(ThreadLocal k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
- ThreadLocalMap.Entry类继承了WeakReference(弱引用),如果entry.get()==null，意味着key不在引用，因此在table中的键值对就会被去除。
- 关于ThreadLocalMap我们需要了解的一点是：它是用来保存(threadLocal,value)键值对。当我们需要使用(threadLocal,value)键值对中的value时，只需要使用entry.get(threadLocal)即可获得。
set(T value)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);
}
- 函数功能：设置当前线程对ThreadLocal变量副本的值为指定值
- 思路如下：
- 首先也是获取当前线程的ThreadLocalMap对象map。
- 如果map为空，则实例化这个ThreadLocalMap对象并将(threadLocal,value)作为一个Entry对象保存在这个map中。
- 如果map不为空，则直接(threadLocal,value)作为一个Entry对象保存在这个map中(如果ThreadLocal已经作为key在这个map中存在，则修改对应的value即可)。
如果map不为空，则会调用ThreadLocalMap类的set方法。
private void set(ThreadLocal key, Object value) {
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
//首先也是根据key的hash值得到其在数组中的存储位置
int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
/*
对于第hashcode对应的槽有存储元素，则说明发生了hash碰撞。
发生hash碰撞的解决方法是：以加一的形式逐渐遍历整个数组，直到找到key或者是找到一个空位。
*/
for (Entry e = tab[i];
e != null;
e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
ThreadLocal k = e.get();
if (k == key) { //此key本来存在，则更新其值即可。
e.value = value;
return;
}
if (k == null) { //找到一个空位
replaceStaleEntry(key, value, i);
return;
}
}
//对于此key的hashcode对应的槽没有存储元素，则会直接新建一个对象并存储在这个位置上。
tab[i] = new Entry(key, value);
int sz = ++size;
if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
rehash();
}
remove()方法
public void remove() {
ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
if (m != null)
m.remove(this);
}
- 在ThreadLocalMap中的remove方法
private void remove(ThreadLocal key) {
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
for (Entry e = tab[i];
e != null;
e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
if (e.get() == key) {
e.clear();
expungeStaleEntry(i);
return;
}
}
}
- 思想为：遍历整个数组链表，如果匹配了key，则就删除。