ThreadLocal 详解

目录概况：

1. ThreadLocal 的定义
2. ThreadLocal 的用途
3. ThreadLocal的设计细节

ThreadLocal 的定义

我们平时大部分可能是通过Android的Handler机制接触到了ThreadLocal，但ThreadLocal其实是一个Java中就存在的概念，而且在Thread类中就有运用。

ThreaLocal 的直接翻译就是"线程本地变量"，意思就是ThreadLocal中存储的变量属于“当前”线程，该变量对其他线程而言是隔离的。如果变量希望自己只能被当前线程访问，则应使用ThreadLocal进行存储。

ThreadLocal 的用途

线程隔离。存放仅能被当前线程访问的变量。比如：Android 中的Looper。在上一篇文章《Android Handler机制》
中我们知道，一个线程最多只能有一个Looper进行绑定，且只能由该线程访问，因此这也就称为了线程切换的核心。Looper就被存放于ThreadLocal中。

ThreadLocal的设计细节

我们从Looper中的prepare方法出发，先后调用了Threadlocal.get()和ThreadLocal.set()。
先看ThreadLocal.set()方法：

public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();//拿到当前Thread对象
        ThreadLocalMap map = getMap(t);//从当前Thread对象中拿出以ThreadLocal为key的ThreadLocalMap容器
        if (map != null)
            map.set(this, value);//如果容器已经初始化，则直接把当前ThreadLocal对象作为Key，value作为map的value存入map
        else
            createMap(t, value);//如果容器未被初始化，则在初始化的同时，存储当前键值对。
    }

通过getMap（t）所获取到的是一个简单版的类似于HashMap的容器，其类型为ThreadLocalMap。该容器其实是一个Entry数组，初始长度是16。Entry的key类型为ThreadLocal，value类型则为存入的内容（比如：Looper）。

既然存储结构类似于Map，则一定会有查找匹配的方法ThreadLocalMap.set()逻辑如下：

private void set(ThreadLocal key, Object value) {

            // We don't use a fast path as with get() because it is at
            // least as common to use set() to create new entries as
            // it is to replace existing ones, in which case, a fast
            // path would fail more often than not.

            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;
            int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);//根据规则获取一个位置（1）

            for (Entry e = tab[i];
                 e != null;
                 e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {//从下标i开始，寻找k == key的entry
                ThreadLocal k = e.get();

                if (k == key) {//若命中，则直接赋值。
                    e.value = value;
                    return;
                }

                if (k == null) {//若遇到一个k为空的entry，则确认整个entry没有k为key的entry之后，将这个位置分配给当前的key。
                    replaceStaleEntry(key, value, i);
                    return;
                }
            }
        //若以上都没发生，则此时i下标所代表的Entry一定是个空，所谓找到了 一个“插槽”，那就直接赋值entry即可。
            tab[i] = new Entry(key, value);
            int sz = ++size;
            if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)//清理一遍其余插槽，该扩容就扩容。确保插槽足够。
                rehash();
        }

set方法中就干两件大事儿：1. 获取一个fast path，所谓的首次命中的下标。2. 如果该下标没有命中，依次寻找其余下标，顺便清理“插槽”。

ThreadLocal.get()方法也比较简单，依然是依托ThreadLocalMap.get()，

private Entry getEntry(ThreadLocal key) {
            int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);//使用“快速命中fast path”计算下标。
            Entry e = table[i];
            if (e != null && e.get() == key)
                return e;
            else
                return getEntryAfterMiss(key, i, e);//首次未命中，则往后找，直到找到空的插槽为止，这时就返回null了。若在往后找的过程中找到，则返回该Entry。
        }

总结：

1.ThreadLocal是Java原生的类，其作用在于实现线程隔离。它的用法结合了Thread对象中的ThreadLocalMap引用一同发挥作用。

2. ThreadLocalMap是一个数组结构，Entry是其数组元素类型。Entry以ThreadLocal作为key，需要被隔离的变量对象为value。
3. ThreadLocalMap围绕着“fast path”概念进行插入和查找，要么首次命中，要么顺序查找并清理无效Entry。

思考：

当我们看到了源码中这么多围绕着fast path 不命中所做的逻辑之后，是否想问，使用 FastPath 策略的意义究竟在哪里？它是否真的命中率较高呢？否则就没有使用它的意义了吧。