前言

ThreadLocal直譯是本地線程，但實(shí)際上它的譯名是線程局部變量(ThreadLocalVariable)。ThreadLocal誕生的目的是隔離不同線程所使用的變量，官方對(duì)它的解釋是：

提供了線程局部變量，是獨(dú)立于變量的初始化副本”，也就是說它可以實(shí)現(xiàn)將某一個(gè)變量隔離在某個(gè)線程內(nèi)，其它的線程無法訪問和使用這個(gè)變量。

我們先來做一個(gè)測(cè)試，先不使用ThreadLocal，創(chuàng)建三個(gè)線程：

public class ThreadLocalTest {
  public static int num = 0;
  public static int numAdd() {
    return num++;
  }
  public static void main(String[] args) {
    Thread t1 = new Thread(new MyRunnable());
    Thread t2 = new Thread(new MyRunnable());
    Thread t3 = new Thread(new MyRunnable());
    t1.start();
    t2.start();
    t3.start();
  }
  public static class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
      for (int i = 0; i < 3; i++) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-" + ThreadLocalTest.numAdd());
      }
    }

  }
}

執(zhí)行后發(fā)現(xiàn)控制臺(tái)輸出的是：

可以發(fā)現(xiàn)線程執(zhí)行了numAdd()方法，從0-8跑了九次，num從0加到8，也就是說線程之間共享了靜態(tài)變量，從而導(dǎo)致線程的不安全問題。

然后我們?cè)偈褂肨hreadLocal來進(jìn)行測(cè)試。

public class ThreadLocalTest {
  private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<Integer>() {
    @Override
        protected Integer initialValue() {
            return 0;
        }
  };
  public static int numAdd() {
    threadLocal.set(threadLocal.get()+1);
    return threadLocal.get();
  }
  public static void main(String[] args) {
    Thread t1 = new Thread(new MyRunnable());
    Thread t2 = new Thread(new MyRunnable());
    Thread t3 = new Thread(new MyRunnable());
    t1.start();
    t2.start();
    t3.start();
  }
  public static class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
      for (int i = 0; i < 3; i++) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-" + numAdd());
      }
    }

  }
}

這里的numAdd方法使用了ThreadLocal的get()方法，這個(gè)方法調(diào)用了initialValue()方法并設(shè)置了返回值為0，通過調(diào)用這個(gè)方法+1，達(dá)到了num++的效果，這時(shí)候再看輸出的結(jié)果。

可以看到，三個(gè)不同的線程間相互隔離，變量的取值互不相干，也就是說ThreadLocal使用了不相干的變量，或者說ThreadLocal為每一個(gè)線程準(zhǔn)備了一個(gè)變量副本，那么它是如何實(shí)現(xiàn)的呢，我們點(diǎn)進(jìn)ThreadLocal的源碼看看。

這就是ThreadLocal的構(gòu)成了，主要操作是get()和set()方法：

get() ： 返回當(dāng)前ThreadLocal的值

 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();
    }

set() ： 將當(dāng)前線程對(duì)象的值存入ThreadLocalMap中

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

首先創(chuàng)建了當(dāng)前Thread的對(duì)象，然后存入ThreadLocalMap中，對(duì)map進(jìn)行判斷，不為空就將this(當(dāng)前Threadlocal對(duì)象)存入作為key，并獲取對(duì)應(yīng)的值，最后是調(diào)用了一個(gè)setInitialValue()方法去獲得初始化的值。

ThreadLocalMap

介紹上面兩個(gè)方法主要是是為了引出ThreadLocal的實(shí)現(xiàn)原理，即ThreadLocalMap的創(chuàng)建和使用。

官方注釋中解釋道，ThreadLocalMap是一個(gè)定制的哈希映射，只適用于維護(hù)ThreadLocal的值。在ThreadLocal類之外沒有導(dǎo)出操作。類是包私有的，以允許在類線程中聲明字段。為了幫助處理非常大且長(zhǎng)期使用的用法，哈希表?xiàng)l目對(duì)鍵使用弱引用。

但是，由于不使用引用隊(duì)列，只有當(dāng)表開始耗盡空間時(shí)，才開始刪除陳舊的條目。

點(diǎn)開ThreadLocalMap，可以看到一開始ThreadLocalMap定義了一個(gè)用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的Entry 類。

 static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
            /** The value associated with this ThreadLocal. */
            Object value;
            Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }

這個(gè)Entry類繼承了弱引用類，眾所周知Java有四種引用類型，其中弱引用就是每次JVM進(jìn)行垃圾回收時(shí)，都會(huì)回收該對(duì)象，保證了ThreadLocal每次拷貝當(dāng)前線程的值的時(shí)候所占的空間能被重新使用。

由get()方法可以得知，ThreadLocalMap的鍵(key)是ThreadLocal類的實(shí)例對(duì)象，value為用戶的值。

那么ThreadLocalMap的引用是在哪里呢，在上面的set()方法里，調(diào)用了getMap()和createMap()方法。

ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }
void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }

可以看到這邊調(diào)用了一個(gè)叫threadLocals的屬性，點(diǎn)擊這個(gè)屬性發(fā)現(xiàn)跳到了Thread類中。

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

所以這個(gè)屬性便是ThreadLocalMap的引用了，那么ThreadLocal的實(shí)現(xiàn)原理也就很清晰了：

1. 定義了一個(gè)ThreadLocalMap內(nèi)部類，使用的是Map的鍵值對(duì)方式來存取數(shù)據(jù)，key是ThreadLocal類的實(shí)例對(duì)象，value為傳值。
2. 創(chuàng)建新的ThreadLocal對(duì)象，調(diào)用set()或get()方法時(shí)，也就是調(diào)用了ThreadLocalMap來進(jìn)行操作。
3. 使用ThreadLocal時(shí)，線程所使用的變量是獨(dú)享的(私有的變量副本)，其他線程無法訪問，在使用過后(線程結(jié)束)，這些變量會(huì)被GC回收。

使用ThreadLocal的原因

ThreadLocal可以用來把實(shí)例變量共享成全局變量，讓程序中所有的方法都可以訪問到該變量。

由于存到ThreadLocal的變量都是當(dāng)前線程本身，其他線程無法訪問，存到ThreadLocal中只是為了方便在程序中同一個(gè)線程之間傳遞這個(gè)變量(和解決線程安全沒有關(guān)系)。