java 浅谈ThreadLocal底层源码（通俗易懂）

目录

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

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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类实例的set方法，可以为当前线程关联一个数据(变量，对象，数组)。

        (3) 通过ThreadLocal类实例的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。

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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 : (PS : 注意此处是泛型在方法上的应用，而不是自定义泛型方法)

    public T get() {Thread t = Thread.currentThread();ThreadLocalMap map = getMap(t);if (map != null) {ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);if (e != null) {@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 :

                之后，判断map对象是否为空，如果不为空，就根据当前持有的ThreadLocal实例去找table数组中对应的Entry元素。继续往下走 : 

                拿到对应的Entry元素后，还要进行判断，如果该元素的确是存在的（表明当前的ThreadLocal实例已经为当前线程绑定过数据[一个value]), 就取出该Entry元素的value属性，此处为Object类型的apple对象，然后返回。

                🆗，以上就是对ThreadLocal的一些浅显解读。感谢阅读！