一、简介
ThreadLocal隶属java.lang包，表示线程私有变量，也可叫做线程本地变量。它为单个线程单独创立了一个副本，每个线程只可访问属于自己的变量，不可访问和修改别的线程所属的变量。
ThreadLocal属于一个泛型类，泛型参数为变量的类型，可以通过重写initialValue方法来实现对该变量初始值的设置。
ThreadLocal提供了以下API实现对变量的控制：
public T get(); //返回该变量
public void set(T value); //设置该变量
public void remove(); //移除该变量例如下面的代码：
public class Test {
private static ThreadLocal<Integer> tl = new ThreadLocal<Integer>() {
//重写设置初始值的方法
@Override
protected Integer initialValue() {
return 0;
}
};
public static void main(String[] args) {
System.out.println(tl.get());
tl.set(tl.get() + 1);
System.out.println(tl.get());
Thread t = new Thread() {
public void run() {
System.out.println(tl.get());
}
};
t.start();
}
}输出为：
0
1
0
看到这里想必大家理解了ThreadLocal的使用方法及其作用了吧。
二、源码分析
ThreadLocal的主要方法有：
public T get(); //返回该变量
public void set(T value); //设置该变量
public void remove(); //移除该变量
protected T initialValue(); //返回变量的初始值(1)initialValue方法
initialValue方法的作用是为变量设置初始值，该方法的默认实现是：
protected T initialValue() {
return null;
}如果想要为该变量设置一个初始值，只需重写该方法即可，例如：
@Override
protected String initialValue() {
return "hello world";
}ThreadLocal对象中很多方法的实现会调用该方法来设置初始值。
(2)get方法分析
想要了解ThreadLocal运作机制，我们可以从get方法作为切入点分析。
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();
}首先是获取当前运行线程对象，然后根据该线程对象找到对应的ThreadLocalMap（ThreadLocalMap是ThreadLocal的一个default访问权限内部类，其作用我们稍后分析）。如果找到了该线程对应的ThreadLocalMap，则通过当前ThreadLocal对象作为键查找Map中对应的Entry（键值对）对象，如果找到了，则返回Entry对象的value。否则调用setInitialValue方法将当前ThreadLocal对象(this)和变量作为键值对存入ThreadLocalMap并返回变量。
getMap方法：
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}该方法很简单，即返回Thread对象的成员变量threadLocals。
查看java.lang.Thread对象源码：
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;相信很多人看到这里已经大致明白：每个Thread对象会持有一个ThreadLocalMap，当我们创建一个ThreadLocal对象时，该ThreadLocal对象本身作为键，变量作为值存入该ThreadLocalMap中，来实现线程的私有变量。
下面再来看setInitialValue方法的实现：
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;
}
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}该方法作用是将ThreadLocal对象存入当前线程对象的ThreadLocalMap中，最后返回变量初始值。
该方法首先会调用initialValue方法初始化变量，然后获取当前Thread对象所属的ThreadLocalMap（即成员变量threadLocals），如果Thread对象成员变量threadLocals不为空，则将当前ThreadLocal对象及其变量存入Map，否则会调用createMap方法为当前Thread对象新建一个ThreadLocalMap并存入当前ThreadLocal对象及其变量。
(3)ThreadLocal内部类：ThreadLocalMap
ThreadLocalMap负责存储ThreadLocal及其变量，即ThreadLocal对象本身作为键，ThreadLocal存储的变量作为值。每个Thread对象在声明一个ThreadLocal后会持有一个ThreadLocalMap的引用，来实现ThreadLocal的功能。
ThreadLocalMap持有一个内部类Entry，类似于HashMap.Node类，负责保存键值对。
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}Entry继承了WeakReference类，使Entry的键为弱引用。
看到这里很多人或许有这样一个疑问：为什么Entry要继承WeakReference？
既然将ThreadLocal声明为弱引用，那么自然会联想到和GC有关。
如果不声明为弱引用，以最上面Test类的代码为例，当我们将上述ThreadLocal类型的静态变量tl设置为null时，Thread对象成员变量threadLocals依然保留有一个ThreadLocalMap，该Map中持有保存该ThreadLocal的Entry，在这个线程运行期间无法GC，从而引发内存泄漏。所以，Entry的键要声明为弱引用。
当我们弃用一个ThreadLocal对象时，最好通过调用其remove方法而不是直接设为null。
当向ThreadLocalMap添加一个ThreadLocal时，会获取ThreadLocal对象的threadLocalHashCode获取HashCode添加至Map中而不是调用hashCode()方法。
ThreadLocalMap持有一个Entry数组，采用线性探测法处理哈希冲突，而不是HashMap的拉链法。
为了尽量避免哈希冲突，ThreadLocal提供了hashCode的计算代码：
private static AtomicInteger nextHashCode = new AtomicInteger();
/**
* The difference between successively generated hash codes - turns
* implicit sequential thread-local IDs into near-optimally spread
* multiplicative hash values for power-of-two-sized tables.
*/
private static final int HASH_INCREMENT = 0x61c88647;
/**
* Returns the next hash code.
*/
private static int nextHashCode() {
return nextHashCode.getAndAdd(HASH_INCREMENT);
}每当新建一个ThreadLocal对象，会调用nextHashCode获取自己的hashCode
关于魔数0x61c88647，有兴趣的可以百度，这里不再赘述。
(4)set方法分析
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}与get方法类似，set方法首先会获取当前运行的Thread对象并通过该对象获取对应的ThreadLocalMap，如果map为空，则为当前Thread对象新建一个ThreadLocalMap，否则直接将value放入map中。
(5)remove方法
public void remove() {
ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
if (m != null)
m.remove(this);
}同样，获取当前Thread对应的ThreadLocalMap，然后调用ThreadLocalMap的remove方法移除ThreadLocal对象，无需通过弱引用机制对该ThreadLocal对象进行GC。
如果本文有错误或对文章有疑问，欢迎在评论区评论。