java并發程式設計學習: ThreadLocal使用及原理

多線程應用中，如果希望一個變量隔離在某個線程内，即：該變量隻能由某個線程本身可見，其它線程無法通路，那麼ThreadLocal可以很友善的幫你做到這一點。 

先來看一下示例：

運作結果：

B:48

A:32

即：線程A與線程B中ThreadLocal儲存的整型變量是各自獨立的，互不相幹，隻要在每個線程内部使用set方法指派，然後線上程内部使用get就能取到對應的值。

把這個示例稍微變化一下：

把ThreadLocal指派的地方放在了MyRunnable的構造函數中，然後在run方法中讀取該值，看下結果：

main:1

main:47

A:null

B:null

思考一下：為什麼會這樣？ MyRunnable的構造函數是由main主線程調用的，是以TheadLocal的set方法，實際上是在main主線程的環境中完成的，是以也隻能在main主線程中get到，而run方法運作的上下文是子線程本身，由于run方法中并沒有使用set方法指派，是以get到的是預設空值null.

ThreadLocal還有一個派生的子類：InheritableThreadLocal ，可以允許線程及該線程建立的子線程均可以通路同一個變量(有些OOP中的proteced的意味)，這麼解釋可能了解起來比較費勁，還是直接看代碼吧：

R-A => main:1

R-B => main:1

A:1

B:1

觀察下結果，在主線程main中設定了一個InheritableThreadLocal執行個體，并在main主線程中設定了值1，然後main主線程及二個子線程t1,t2均正常get到了該值。 

實作原理：

可以觀察下ThreadLocal及Thread的源碼，大緻了解其實作原理：

ThreadLocal類的get方法

從代碼上看，主要思路如下：

1.取目前線程

2.取得ThreadLocalMap類（先不管這個的實作，從命名上看，了解成一個Map<K,V>容器即可）

3.如果Map容器不為空，則根據ThreadLocal自身的HashCode(見後面的繼續分析)取得對應的Entry(即Map裡的k-v元素對)

4.如果entry不為空，則傳回值

5.如果Map容器為空，則設定初始值

繼續順藤摸瓜：

ThreadLocal的getMap及ThreadLocalMap的getEntry方法

可以發現getMap其實取的是Thread執行個體t上的一個屬性，繼續看Thread的代碼：

說明每個Thread内部都維護着二個ThreadLocalMap，一個應對threadLocals(即：一個Thread内部可以有多個ThreadLocal執行個體)，另一個對應着 inheritableThreadLocals，再看ThreadLocal.ThreadLocalMap的getEntry方法

從這裡看，ThreadLocalMap的key是基于ThreadLocal的Hashcode與内部table的長度-1做位運算的整數值，隻要有個印象，threadLocalMap的key跟ThreadLocal執行個體的hashcode有關即可。

最後看看ThreadLocal的setInitialValue方法：

先根據目前線程執行個體t，找到内部維護的ThreadLocalMap容器，如果容器為空，則建立Map執行個體，否則直接把值放進去（Key跟ThreadLocal執行個體本身的hashCode相關）

根據以上分析，對于ThreadLocal的内部實作，其主要思路總結如下：

1. 每個Thread執行個體内部，有二個ThreadLocalMap的K-V容器執行個體（分别對應threadLocals及inheritableThreadLocals）, 容器的元素數量，即為Thread執行個體裡的ThreadLocal執行個體個數

2. ThreadLocalMap裡的每個Entry的Key與ThreadLocal執行個體的HashCode相關（這樣，多個ThreadLocal執行個體就不會搞混）

3. 每個ThreadLocal執行個體使用set指派時，實際上是在ThreadLocalMap容器裡，添加(或更新)一條Entry資訊

4. 每個ThreadLocal執行個體使用get取值時，從ThreadLocalMap裡根據key取出value 

參考文章：

<a href="http://qifuguang.me/2015/09/02/%5BJava%E5%B9%B6%E5%8F%91%E5%8C%85%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E4%B8%83%5D%E8%A7%A3%E5%AF%86ThreadLocal/" target="_blank">http://qifuguang.me/2015/09/02/[Java并發包學習七]解密ThreadLocal/</a>

<a href="http://ifeve.com/java-threadlocal%E7%9A%84%E4%BD%BF%E7%94%A8/" target="_blank">http://ifeve.com/java-threadlocal%e7%9a%84%e4%bd%bf%e7%94%a8/</a>