Java源码：ThreadLocal

一、个人见解 通俗来说，实例变量就是在每个具体实例对象级别的变量，类变量（静态变量）就是在类级别的变量，类似的，线程本地变量就是在线程级别存放的变量，而ThreadLocal就是用来提供线程本地变量存取的工具。在网上各种搜，结合自己的理解，觉得ThreadLocal适合用户以下场景（纯属个人见解，有不对地方或有更好的使用场景请赐教哈）：

访问线程不安全对象。比如下面SimpleDateFormat的使用，这是个线程不安全的类，不想每次都new一个对象用完即弃？把它放进ThreadLocal里吧，这样每个线程就只拥有一个实例了。
存放线程级别的状态对象。例如上下文对象、用户会话这种对象，不想在各个方法调用中层层传递？把它放进ThreadLocal里面把，这样在同一个线程任何一个地方都可以获取。

二、示例

ThreadLocal的使用比较简单，创建一个ThreadLocal对象，重写initialValue方法，返回需要存储的变量，并且把这个ThreadLocal对象声明为静态的（因为后续读取线程本地变量的时候需要用这个ThreadLocal对象），需要使用的时候只要调用ThreadLocal对象的get方法就行了：

public class ThreadLocalTest {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new MyThread().start();
        Thread.sleep(2000);
        new MyThread().start();
    }

}

class MyThread extends Thread {
    //SimpleDateFormat为线程不安全的，因此使用ThreadLocal在每个线程保存一个实例
    public static final ThreadLocal<SimpleDateFormat> DATE_FORMATER = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>() {
        @Override
        protected SimpleDateFormat initialValue() {
            return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss");
        }
    };

    //模拟放入一个上下文对象，可以在当前线程内进行读写
    public static final ThreadLocal<Map<String, String>> CONTEXT = new ThreadLocal<Map<String, String>>() {
        @Override
        protected Map<String, String> initialValue() {
            return new HashMap<String, String>();
        }
    };

    @Override
    public void run() {
        CONTEXT.get().put("id", "Thread_" + System.currentTimeMillis());
        try {
            while (true) {
                String id = CONTEXT.get().get("id");
                System.out.println(id + ": " + DATE_FORMATER.get().format(new Date()));
                Thread.sleep(1000);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

三、源码

首先看Thread类，每个Thread都有一个变量threadLocals，存放所有对应这个线程的ThreadLocal。他的类型是ThreadLocal.ThreadLocalMap，其实就相当与一个特殊的Map，Key是ThreadLocal对象，value就是我们需要存放的线程本地变量，这里就不对这个对象深入研究了。
```
public class Thread implements Runnable {

    /* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
     * by the ThreadLocal class. */
    ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
    
    /* ...... */
}
```

回到ThreadLocal，看看用来获取保存的线程本地变量的get方法，其实操作的是当前线程的threadLocals：

    public T get() {
        //获取当前线程
        Thread t = Thread.currentThread();
        //把线程的threadLocals变量拿出来
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            //通过ThreadLocal对象自身作为key去拿出Entry
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null)
                //找到了，就把值返回
                return (T)e.value;
        }
        //如果threadLocals变量为空，则需要初始化
        return setInitialValue();

在get方法的最后，调用了setInitialValue()，继续看看源码：

private T setInitialValue() {
    //调用initialValue方法获取初始值，这就是为什么我们创建ThreadLocal
    //对象的时候需要重写这个方法来提供我们需要保存的值
    T value = initialValue();
    //获取当前线程
    Thread t = Thread.currentThread();
    //获取线程里面的threadLocals对象
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        //把当前ThreadLocal对象作为key，初始值作为value，放进去
        map.set(this, value);
    else
        //如果这个属性为空，则初始化并把相应的值放进去
        createMap(t, value);
    return value;
}

有get就要有set，理解了setInitialValue，set就很好理解了，注释啥的我就不写了：

public void set(T value) {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    else
        createMap(t, value);

四、InheritableThreadLocal

看完了ThreadLocal，其实Java还提供了一个能实现类似功能的类：InheritableThreadLocal。两者的区别是：使用InheritableThreadLocal保存线程本地变量的话，能被子线程共享。打开Thread类的构造方法，在它调用的init方法里面有下面一段代码：

if (parent.inheritableThreadLocals != null)
    this.inheritableThreadLocals =
            ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);

恩，没错，其实就是在父线程创建子线程的时候，把inheritableThreadLocals变量的值全部复制给子线程。

if (parent.inheritableThreadLocals != null)
    this.inheritableThreadLocals =
            ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);

恩，没错，其实就是在父线程创建子线程的时候，把inheritableThreadLocals变量的值全部复制给子线程。

Java源码：ThreadLocal

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