ThreadLocal詳解

前言:

1. ThreadLocal 是線程內部的數據存儲類，多線程操作 ThreadLocal 時，不同的線程對數據進行儲存後，只有在當前線程中纔可以獲取到存儲的數據，不同的線程之間數據隔離。
2. ThreadLocal 數據的存儲通過 get 和 set 方法來進行操作
3. 具體實現是因爲不同的 線程中維護了一個數據 ThreadLocalMap( 其中table 數組存儲數據) ，通過 ThreadLocal 確定了數組下標，而這個下標就是value存儲的對應位置。

簡單使用：

1. Demo：

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<String>();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                threadLocal.set(Thread.currentThread().getName() + "_a");
                threadLocal.set(Thread.currentThread().getName() + "_b");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + threadLocal.get());
            }
        }).start();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                threadLocal.set(Thread.currentThread().getName() + "_a");
                threadLocal.set(Thread.currentThread().getName() + "_b");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + threadLocal.get());
            }
        }).start();
    }
}

2. 打印結果：
   
3. 在 main 方法中我們定義了 threadLocal ，並且啓動了兩個線程 Thread-0，Thread-1，並且分別執行了set、get 方法，根據結果可以看出兩個線程的數據儲存是滿足我們上面的表述的。

ThreadLocal 源碼：

1. ThreadLocal 的源碼相對比較簡單，我們着重看一下 set(T value） 和 get() 方法,具體解釋在代碼中:

	// Step 1
    public void set(T value) {
        // 獲取當前線程
        Thread t = Thread.currentThread();
        // Step 2: 從當前線程(Thread)中獲取 ThreadLocalMap
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
        	// Step 3
            map.set(this, value);
        else
        	// Step 4
            createMap(t, value);
    }

	// Step 2: 獲取當前線程的 ThreadLocalMap
    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }
	


	public T get() {
        // 獲取當前線程
        Thread t = Thread.currentThread();
        // Step 2: 獲取當前線程的 ThreadLocalMap
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            // Step 5 ： 獲取當 ThreadLocalMap.Entry，得到 value 的值並返回
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }

2. 在 get、set 方法中 均是通過當前線程，獲得在 Thread 中 定義的 ThreadLocal.ThreadLocalMap 變量，後面通過操作 ThreadLocalMap 進行相應的 Step 3、Step 4、Step 5 操作，ThreadLocal 的內部類 ThreadLocalMap 是存取數據的關鍵
   注意：Step 2 獲取到的 ThreadLocalMap 是每個線程自己的變量非共享的，其實在這裏已經解決了多線程數據隔離問題。

ThreadLocal內部類 ThreadLocalMap：

1. 上面的 ThreadLocal 中 get 和 set 方法中關鍵點是 ThreadLocalMap ，ThreadLocalMap 是 ThreadLocal 的一個內部類，其中維護一個 Entry 類型的數組用來存取數據：
2. 先看一下 Entry 的 實現：

static class ThreadLocalMap {
		
		/**
         * 1、Entry是一個包含Key 和 Values 的一個對象
         * 2、Entry的key爲ThreadLocal，values是values
         * 3、這裏 ThreadLocal 通過 WeakReference 變成一個弱引用的對象，
         *    這樣做的好處就是在線程銷燬的時候，對應的實體就會被回收，不會出現內存泄漏
         */
        static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
            Object value;

            Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }

		private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;

        // 保存數據的table
        private Entry[] table;

        /**
         * The number of entries in the table.
         */
        private int size = 0;

        // table 調整的閾值
        private int threshold; // Default to 0

}

Entry是一個key爲ThreadLocal 存儲 Values 的對象

3. 看一下 Step 3 執行的 map.set(this, value)方法：

static class ThreadLocalMap {
	
		// Step3: 設置值
        private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {

            // 獲取到 table 並根據 key 計算出ThreadLocal，所在的下標
            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;
            // 計算下標：這種方式可以儘量避免重複，而且值又在範圍之內
            int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);

            //  table 可能會存放其他數據，這裏找到合適的下標
            for (Entry e = tab[i];
                 e != null;
                 e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
                ThreadLocal<?> k = e.get();

                // 如果當前指向Entry 是存儲過的 ThreadLocal，就直接將以前的數據覆蓋掉，並結束
                if (k == key) {
                    e.value = value;
                    return;
                }

                // 當前的 Entry key爲空，將當前的數據保存進去
                if (k == null) {
                    replaceStaleEntry(key, value, i);
                    return;
                }
            }

            tab[i] = new Entry(key, value);
            int sz = ++size;
            if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
                rehash();
        }
	
		// 省略代碼....
}

4. Step 5 ： map.getEntry(this) 方法， this 爲當前的 ThreadLocal ：

static class ThreadLocalMap {
 
 	// Step 5 ： 獲取當 ThreadLocalMap.Entry，得到 value 的值並返回
 	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);
      }

	// 省略代碼....
}

END !