ThreadLocal原理解析（1）：数据存取

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本文是源码解析是基于JDK 1.7

注意：Android内使用的ThreadLocal跟JDK内部的ThreadLocal具体实现有区别。但是他们所做的功能是一致的，只是Android针对ThreadLocal做了优化。但这不影响我们学习ThreadLocal的实现思想。

ThreadLocal的使用相信大家都比较熟悉，但是ThreadLocal内部是如何做到为不同线程保存不同的副本的呢？能看到这篇文章，说明你也跟我一样好奇。接下来我们一层一层解开ThreadLocal的面纱吧~

1. 涉及到的几个重要类

ThreadLocal里面的实现，主要涉及到以下几个重要类：

Thread：大家很熟悉的线程类，一个Thread类自然代表一个线程。

ThreadLocal：既然本文是要解析ThreadLocal类，自然就离不开这个类啦~。

ThreadLocalMap：可以看成一个HashMap，但是它本身具体的实现并没有实现继承HashMap甚至跟java.util.Map都沾不上一点关系。只是内部的实现跟HashMap类似（通过哈希表的方式存储）。

ThreadLocalMap.Entry：把它看成是保存键值对的对象，其本质上是一个WeakReference<ThreadLocal>对象。

主要涉及到的类暂时只有这些，其中ThreadLocalMap和ThreadLocalMap.Entry的源码解析留到下一篇文章讲，在本文中，我们暂时不去牵扯它们的实现细节，我们只需在心中默默地为ThreadLocalMap打上HashMap的标签，把它暂时先当成HashMap来看待，ThreadLocalMap.Entry看成是保存<键,值>的对象。

2. ThreadLocal数据存取

2.1 set函数

我们知道，在使用ThreadLocal时，首先创建ThreadLocal对象，然后再调用其set(T)、T get()方法。我们从这些点切入，首先是构造函数如下：

public ThreadLocal() {
}

可以看到，构造函数没有任何实现。接下来我们再从set函数切入:

/**
 * Sets the current thread's copy of this thread-local variable
 * to the specified value.  Most subclasses will have no need to
 * override this method, relying solely on the {@link #initialValue}
 * method to set the values of thread-locals.
 *
 * @param value the value to be stored in the current thread's copy of
 *        this thread-local.
 */
public void set(T value) {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    else
        createMap(t, value);
}

代码整体流程很简单：

先拿到保存键值对的ThreadLocalMap对象实例map，如果map为空（第一次调用的时候map值为null），则去创建一个ThreadLocalMap对象并赋值给map，并把键值对保存到map中。

当然了，虽然整体流程看起来简单，其内部实现需要我们理清！

我们看到，首先是拿到当前线程实例t，任何将t作为参数获取ThreadLocalMap对象。为什么需要通过Thread类来获取ThreadLocalMap对象呢？Thread类和ThreadLocalMap有什么联系？这些需要我们去看看getMap(Thread t)函数的实现：

ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
    return t.threadLocals;
}

我们看到，getMap的实现非常简单！！！仅仅返回Thread实例的threadLocals属性。Thread中的ThreadLocalMap属性声明如下：

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

我们先理一理，ThreadLocal的set(T)函数中，首先是拿到当前线程Thread对象中的ThreadLocalMap对象实例threadLocals ，然后再将需要保存的值保存到threadLocals里面。

换句话说，每个线程引用的ThreadLocal副本值都是保存在当前线程Thread对象里面的。存储结构为ThreadLocalMap类型，ThreadLocalMap保存的键类型为ThreadLocal，值为副本值。

2.2 get函数

有了set函数中的解析，我们对get函数就更容易理解了！先看看get函数源码：

/**
 * Returns the value in the current thread's copy of this
 * thread-local variable.  If the variable has no value for the
 * current thread, it is first initialized to the value returned
 * by an invocation of the {@link #initialValue} method.
 *
 * @return the current thread's value of this thread-local
 */
public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null)
            return (T)e.value;
    }
    return setInitialValue();
}

同样的道理，拿到当前线程Thread对象实例中保存的ThreadLocalMap对象map，然后从map中读取键为this（即ThreadLocal类实例）对应的值。

如果map不是null，直接从map里面读取就好，如果map==null，那么我们需要对当前线程Thread对象实例中保存的ThreadLocalMap对象new一下。即通过setInitialValue函数来创建，setInitialValue函数具体实现如下：

private T setInitialValue() {
    T value = initialValue();
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    else
        createMap(t, value);
    return value;
}

代码很简单，通过createMap来创建ThreadLocalMap对象，前面set函数里面创建ThreadLocalMap也是通过createMap来的，我们看看createMap具体实现：

void createMap(Thread t, T firstValue) {
    t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}

这下对ThreadLocal的存取机制彻底清楚了吧！接下来一节我们以图形的形式做个总结。

3. 各个类之间关系

上图中绿色部分就是读取数据过程，橙色就是设置数据过程。