java 浅谈ThreadLocal底层源码（通俗易懂）

一、ThreadLocal类基本介绍

1.概述 :

2.作用及特定 :

二、ThreadLocal类源码解读

1.代码准备 :

1.1 图示

1.2 数据对象

1.3 测试类

1.4 运行测试

2.源码分析 :

2.1 set方法解读

2.2 get方法解读

一、ThreadLocal类基本介绍

1.概述 :

(1) ThreadLocal，本地线程变量，是Java中的一个类。ThreadLocal类提供了一种线程绑定机制，可以将状态与线程（Thread）关联起来。ThreadLocal类如下图所示 :

(2) 每个线程都会有自己独立的一个ThreadLocal变量，该变量对其他线程而言是封闭且隔离的，因此对该变量的读写操作只会影响到当前执行线程的这个变量，而不会影响到其他线程的同名变量。

2.作用及特定 :

(1) ThreadLocal可以实现在同一个线程数据共享，从而解决多线程数据安全问题。

(2) 通过ThreadLocal类的set方法，可以未当前线程关联一个数据(变量，对象，数组)。

(3) 通过ThreadLocal类的get方法，可以像Map一样存取key-value键值对(其中key为当前线程)，注意，显式的用法上与Map不相同。

(4) 每一个ThreadLocal对象，只能为当前线程关联一个数据，若想为当前线程关联多个数据，就需要使用到多个ThreadLocal实例。

(5) ThreadLocal实例往往定义为static类型。

(6) ThreadLocal中保存的数据，会在线程销毁后自动释放。

二、ThreadLocal类源码解读

1.代码准备 :

1.1 图示

首先，我们要把代码打通，确保ThreadLocal对象可以在同一线程中实现数据共享。根据下图来定义所需要的测试类 :

在T1类，T1Service类，以及T2DAO类中分别打印出当前线程的名字，以及放入到threadLocal1对象中的数据对象，对比三个类打印出的线程名字和数据对象是否相同，即可验证“ThreadLocal可以实现在同一个线程数据共享”。

1.2 数据对象

定义Apple类和Grape类用作测试的数据对象。
Apple类代码如下 :

package threadlocal;public class Apple {
}

Grape类代码如下 :

package threadlocal;/*** @author : Cyan_RA9* @version : 21.0*/
public class Grape {
}

1.3 测试类

T1类代码如下 :

package threadlocal;/*** @author : Cyan_RA9* @version : 21.0*/
public class T1 {//定义一个静态的ThreadLocal对象public static ThreadLocal<Object> threadLocal1 = new ThreadLocal<>();public static void main(String[] args) {//在主线程中启动一个新的子线程new Thread(new Task()).start();}public static class Task implements Runnable{@Overridepublic void run() {System.out.println("(Task)run方法,当前线程名 = " + Thread.currentThread().getName());Apple apple = new Apple();Grape grape = new Grape();//向threadLocal1对象中放入一个Apple对象System.out.println("(Task)run方法,放入的对象 = " + apple);threadLocal1.set(apple);new T1Service().test();}}
}

T1Service类代码如下 :

package threadlocal;/*** @author : Cyan_RA9* @version : 21.0*/
public class T1Service {public void test() {String name = Thread.currentThread().getName();System.out.println("(T1Service)当前线程名 =  " + name);Object o = T1.threadLocal1.get();System.out.println("(T1Service)得到的对象o = " + o);new T2DAO().test();}
}

T2DAO类代码如下 :

package threadlocal;/*** @author : Cyan_RA9* @version : 21.0*/
public class T2DAO {public void test() {String name = Thread.currentThread().getName();System.out.println("(T2DAO)当前线程名 = " + name);Object o = T1.threadLocal1.get();System.out.println("(T2DAO)得到的对象o = " + o);}
}

1.4 运行测试

运行结果 :

2.源码分析 :

2.1 set方法解读

set方法源码如下 :

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

第一步，可以看到，set方法中首先就获取到了当前线程，而当前线程，就是调用set方法时——线程类run方法所在的那个线程；说明set方法和当前线程是关联的。
第二步，通过当前线程对象获取到了ThreadLocalMap对象。此处的ThreadLocalMap，是ThreadLocal类的一个静态内部类。如下图所示 :

注意，为什么是通过当前线程对象来获取ThreadLocalMap对象呢？
因为当前线程持有自己的ThreadLocal对象(该对象调用了set方法)，而ThreadLocalMap又是ThreadLocal的一个内部类.
继续，接着判断得到的map对象是否为空，如下图所示 :

如果不为空，就将当前的ThreadLocal对象(this，即指在T1类中一开始调用set方法的ThreadLocal对象）和该对象调用set方法时放入的数据(value，此处是放入的Apple对象）。从这里也可以看出，如果同一个ThreadLocal对象再次调用set方法，会对存入的数据(value)进行替换——即"每一个ThreadLocal对象，只能为当前线程关联一个数据"。
如果为空，就创建一个与当前线程对象关联的ThreadLocalMap对象，并将目标数据放入(value)。

在set方法调用处设一个断点，进入Debug界面后可以看到当前线程对象名字，如下图所示 :

在this对象中向下找，可以找到一个threadLocals属性，发现它就是ThreadLocalMap类型，如下图所示 :

我们也可以Thread类的源码中找到这个属性，如下图所示：

而该属性下的table, 就是实际存放数据的地方(可以看到table是ThreadLocalMap内部类的内部类Entry类型的数组)。当set方法执行完毕后，我们可以看到table数组中的Apple对象，如下图所示：

实际上，table就是线程用于管理ThreadLocal实例的容器。
而table数组中每个元素的referent属性(弱引用对象)，也就是ThreadLocal对象，此处可以看到与之前一致，如下 :

2.2 get方法解读

get方法源码如下 :

    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();}

第一步，和set方法一样，都是先得到当前的线程对象。为啥？因为只有得到了当前线程对象，才能找到它的属性threadLocals[ThreadLocal$ThreadLocalMap类型]，继而找到该属性维护的table数组(ThreadLocal$ThreadLocalMap$Entry[]类型)，然后根据当前线程持有的的ThreadLocal实例，找到数组中对应的Entry元素，继而拿到它的属性value(保存的数据)。
显然，get方法的源码中也的确是这么干的。通过当前线程对象拿到ThreadLocalMap对象，我们可以看一下getMap(t)的源码，如下图所示 :