ThreadLocal的使用及實現原理
前言
ThreadLocal直譯是本地線程，但實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，官方對它的解釋是：
提供了線程局部變量，是獨立于變量的初始化副本”，也就是說它可以實現將某一個變量隔離在某個線程內，其它的線程無法訪問和使用這個變量。
我們先來做一個測試，先不使用ThreadLocal，創建三個線程：
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 {
public void run() {
for (int i = 0; i < 3; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-" + ThreadLocalTest.numAdd());
}
}
}
}
執行后發現控制臺輸出的是：
可以發現線程執行了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變量，從而導致線程的不安全問題。
然后我們再使用ThreadLocal來進行測試。
public class ThreadLocalTest {
private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<Integer>() {
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 {
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，這個方法調用了initialValue()方法并設置了返回值為0，通過調用這個方法+1，達到了num++的效果，這時候再看輸出的結果。
可以看到，三個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為每一個線程準備了一個變量副本，那么它是如何實現的呢，我們點進ThreadLocal的源碼看看。
這就是ThreadLocal的構成了，主要操作是get()和set()方法：
get() ： 返回當前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) {
("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
return setInitialValue();
}
set() ： 將當前線程對象的值存入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);
}
首先創建了當前Thread的對象，然后存入ThreadLocalMap中，對map進行判斷，不為空就將this(當前Threadlocal對象)存入作為key，并獲取對應的值，最后是調用了一個setInitialValue()方法去獲得初始化的值。
ThreadLocalMap
介紹上面兩個方法主要是是為了引出ThreadLocal的實現原理，即ThreadLocalMap的創建和使用。
官方注釋中解釋道，ThreadLocalMap是一個定制的哈希映射，只適用于維護ThreadLocal的值。在ThreadLocal類之外沒有導出操作。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期使用的用法，哈希表條目對鍵使用弱引用。
但是，由于不使用引用隊列，只有當表開始耗盡空間時，才開始刪除陳舊的條目。
點開ThreadLocalMap，可以看到一開始ThreadLocalMap定義了一個用于存儲數據的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進行垃圾回收時，都會回收該對象，保證了ThreadLocal每次拷貝當前線程的值的時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類的實例對象，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);
}
可以看到這邊調用了一個叫threadLocals的屬性，點擊這個屬性發現跳到了Thread類中。
/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
* by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
所以這個屬性便是ThreadLocalMap的引用了，那么ThreadLocal的實現原理也就很清晰了：
- 定義了一個ThreadLocalMap內部類，使用的是Map的鍵值對方式來存取數據，key是ThreadLocal類的實例對象，value為傳值。
- 創建新的ThreadLocal對象，調用set()或get()方法時，也就是調用了ThreadLocalMap來進行操作。
- 使用ThreadLocal時，線程所使用的變量是獨享的(私有的變量副本)，其他線程無法訪問，在使用過后(線程結束)，這些變量會被GC回收。
使用ThreadLocal的原因
ThreadLocal可以用來把實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線程之間傳遞這個變量(和解決線程安全沒有關系)。
