ThreadLocal详解

1.ThreadLocal的使用

ThreadLocal，即线程变量，是一个以ThreadLocal对象为键，任意对象为值的存储结构。这个结构被附带在线程上，也就是说一个线程可以根据ThreadLocal对象查询到绑定到这个线程上的值。它的作用就是为每一个线程都创建一个变量副本，并且线程可以修改自己的变量副本，不影响其他线程的变量副本，使得各个线程之间的变量互不干扰。

如下代码：

public class ThreadLocalDemo {
    
    private static final ThreadLocal<Long> TIME_THREADLOCAL = new ThreadLocal<Long>();
    
    public static final void begin(){
        TIME_THREADLOCAL.set(System.currentTimeMillis());
    }
    
    public static final long end(){
        return System.currentTimeMillis()-TIME_THREADLOCAL.get();
    }
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadLocalDemo.begin();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        System.out.println(ThreadLocalDemo.end());
    }
}

运行结果：

1001

2.ThreadLocal内部结构

从上图可知：每个Thread内部都有一个Map，即ThreadLocalMap；ThreadLocalMap中存放ThreadLocal对象作为key，变量的副本作为value；Thread内部的Map是由ThreadLocal维护的，由Thread向Map中设置和获取对应线程的变量值。

3.源码分析

3.1 ThreadLocal.set方法

    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        // ThreadLocal.ThreadLocalMap是线程t的一个变量，同时由源码可知，ThreadLocalMap底层是一个数组链表结构（和HashMap类似）
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            // 以ThreadLocal对象为key，要存放的对象value为value，存放在ThreadLocalMap中，进入该方法
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

     private void set(ThreadLocal key, Object value) {

            // We don't use a fast path as with get() because it is at
            // least as common to use set() to create new entries as
            // it is to replace existing ones, in which case, a fast
            // path would fail more often than not.

            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;
            int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
            // 通过下标i来定位数组中对应的位置，然后判断是否存在相同的key值
            for (Entry e = tab[i];
                 e != null;
                 e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
                ThreadLocal k = e.get();
                // 如果存在相同的key值，则将value替换 
                if (k == key) {
                    e.value = value;
                    return;
                }
                // 如果key == null，则做另外一种处理
                if (k == null) {
                    replaceStaleEntry(key, value, i);
                    return;
                }
            }
            // 如果以上都不满足，则创建一个Entry对象
            tab[i] = new Entry(key, value);
            int sz = ++size;
            if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
                rehash();
        }

3.2.ThreadLocal.get方法

    public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            // 根据ThreadLocal对象获取Entry对象
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null)
                // 获取value
                return (T)e.value;
        }
        return setInitialValue();
    }