一、概念

  首先,ThreadLocal并不是一个Thread,这个类提供了线程局部变量,这些变量不同于它们的普通对应物,因为访问某个变量的每个线程都有自己的局部变量,它独立于变量的初始化副本。

二、基本原理

  ThreadLocal是如何做到为每一线程维护变量的副本的呢?下面通过源码(jdk1.7版本)来阐述ThreadLocal的基本原理。

  在具体分析之前,先做几点说明:

  1:在TreadLocal中有一个静态内部类ThreadLocalMap

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

  2:ThreadLocal中又定义一个键值对Entry,它用ThreadLocal作为键值。我们看到在Thread类中有一个ThreadLocalMap的类型的变量叫做threadLocals。

  

  下面具体分析一下ThreadLocal的两个关键函数get()和set():

  1、get()方法

  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();
}

  在get函数中,首先获取到当前的线程t,再根据t获取ThreadLocalMap。下面试getMap()函数:

ThreadLocalMap getMap(Thread t) 
{
return t.threadLocals;
}

  可以看到,该函数返回就是我们上面提到的每个线程都有的ThreadLocalMap类型变量threadLocals。

  如果map不为空,则根据map.getEntry(this)获取Entry键值对。注意:这里的this指的是当前的ThreadLocal对象,一个Thread可能对应不止一个ThreadLocal,想要知道具体是Thread对应的哪个ThreadLocal,就要在Thread中维护一个ThreadLocalMap,以ThreadLocal为键,就可以找到Thread在某个ThreadLocal里对应的本地数据。获取到Entry后,我们就可以拿到保存在Entry里面的value值了。

private Entry getEntry(ThreadLocal key) 
{
int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
Entry e = table[i];
if (e != null && e.get() == key)
return e;
else
return getEntryAfterMiss(key, i, e);
}

  如果map为空,则调用setInitialValue()函数进行初始化。并返回initialValue函数返回的值,不覆写initialValue的情况下,返回的是null。

 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;
}

  2、set()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);
}

  set函数同样是先获取ThreadLocalMap类型的变量map。

  如果map不为空,则:

 private void set(ThreadLocal key, Object value)
{
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)]) {
ThreadLocal k = e.get(); if (k == key) {
e.value = value;
return;
} if (k == null) {
replaceStaleEntry(key, value, i);
return;
}
}
tab[i] = new Entry(key, value);
int sz = ++size;
if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
rehash();
}

  如果map为空,则

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

三、总结

  ThreadLocal是通过下面的方式来实现为每一个线程维护变量的副本的:

  在ThreadLocal类中定义了一个ThreadLocalMap,每一个Thread都有一个ThreadLocalMap类型的变量threadLocals,就是用threadLocals来存储每一个线程的变量副本,threadLocals内部有一个Entry数组,我们根据键值线程对象,来找到对应线程的变量副本。

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