ThreadLocal 原理

用法

ThreadLocal<T> 是带了一个泛型 T 的，意思就是不同线程从同一个 ThreadLocal 实例中会取出属于自己的 T 类型的实例(这些实例在不同线程中是不同的)。
因此，ThreadLocal 适用于每个线程需要有一个自己独立的 T 类型实例变量，也就是说，变量需要在线程间隔离，但是在方法或类间共享的场景。

我们看 ThreadLocal 的注释中给我们示例了比较典型的用法：

public class ThreadId {
    // Atomic integer containing the next thread ID to be assigned
    private static final AtomicInteger nextId = new AtomicInteger(0);
    // Thread local variable containing each thread's ID
    private static final ThreadLocal<Integer> threadId = new ThreadLocal<Integer>() {
        @Override
        protected Integer initialValue() {
            return nextId.getAndIncrement();
        }
    };
    public static int get() {
        return threadId.get();
    }
}

一个 ThreadLocal 类型的静态变量 threadId，不同的线程通过调用 ThreadId.get 方法时所访问的 threadId 变量，都是独属于线程自己的 threadId 变量（既不同的实例）。

原理

其实 ThreadLocal 中，它的原理精髓在于内部类 ThreadLocalMap。在 ThreadLocalMap 中还有个内部类 Entry：

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

Entry 是一个 WeakReference，它所持有的弱引用就是 ThreadLocal 实例。同时它还有一个类变量 value，也就是 ThreadLocal 所对应的值。

内部类中还有一个成员变量 table，它是一个 Entry 数组。我们上面说了，Entry 其实就是 ThreadLocal 的弱引用，而且每个线程 Thread 都有一个 ThreadLocalMap 类型的成员变量 threadLocals。因此，线程的 threadLocals 的 table，就是包含了属于该线程的所有 ThreadLocal 变量的数组集合。

ThreadLocal.get 方法

通过 ThreadLocal.get 方法，我们就能一窥 ThreadLocal 的原理。

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();
}

当线程调用 get 方法时，通过 getMap(t) 方法能够取出该线程所持有的 ThreadLocalMap 类型的成员变量 Thread.threadLocals，也就是上面代码中的 map。注意，这个 map 就已经是每个线程自己所独有的了。通过 map.getEntry(this) 可以从这个 ThreadLocalMap 的 table 中取出该 ThreadLocal 实例所对应的 Entry e，最后通过 e.value 来取出该 ThreadLocal 所对应的值。