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ThreadLocal中篇:解开ThreadLocal的神秘面纱

ThreadLocal 用来提供线程级别变量，变量只对当前线程可见。相比与“ 使用锁控制共享变量访问顺序 ”的解决方案。 ThreadLocal通过空间换时间的方案，规避了竞争问题，每个线程都有属于自己的变量。

此时就产生了第一个问题：线程如何维护属于自己的变量副本

线程如何维护属于自己的变量副本？

1.首先看下Thread类

public class Thread implements Runnable {
/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
     * by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
}
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Thread中有一个threadLocals 属性表示线程的本地变量。这个属性的类型是ThreadLocal.ThreadLocalMap

2.ThreadLocalMap是啥：

ThreadLocalMap 是ThreadLocal的内部类，他是类Map结构，也是存储K-V结构数据，并用Entry封装K-V。不同的是 ThreadLocalMap的Entry的K只能是ThreadLocal类型对象，并且是一个弱引用。

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
            /** The value associated with this ThreadLocal. */
            Object value;

            Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }
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也就是说线程通过一个类Map数据结构ThreadLocal.ThreadLocalMap 来存储属于自己的线程变量。

ThreadLocal.ThreadLocalMap 何时初始化？
ThreadLocal.ThreadLocalMap 如何存取值？
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3.ThreadLocal本尊

ThreadLocalMap 赋值，取值操作的入口在其外部类ThreadLocal中。

sett(v)方法内调用ThreadLocalMap 的set(this,v)方法存值。（ 类似Map的put(k,v)方法 ）

public void set(T value) {
    //1. 获取当前线程实例对象
    Thread t = Thread.currentThread();
    //2. 通过当前线程实例获取到ThreadLocalMap对象
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        //3. 如果Map不为null,则以当前threadLocl实例为key,值为value进行存入
        map.set(this, value);
    else
        //4.map为null,则新建ThreadLocalMap并存入value
        createMap(t, value);
}
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
}
void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
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get()方法内调用ThreadLocalMap 的getEntry(this)方法取值（ 类似Map的get(k)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();
    }

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;
}
protected T initialValue() {
        return null;
}
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通过代码可以看出:

第一次操作线程的ThreadLocalMap属性时，会初始化一个ThreadLocal.ThreadLocalMap ， set(v) 会存入以参数为Value的KV数据， get() 会存入以 null 为value的KV数据。
ThreadLocal.ThreadLocalMap 存值操作入口是ThreadLocal.set(v)方法，并以当前ThreadLocal变量为key，参数为value。
ThreadLocal.ThreadLocalMap 取值操作入口是ThreadLocal.get(v)方法，key为当前ThreadLocal变量

我们在从代码层面直观的体会这个操作：

ThreadLocal threadLocal1 = new ThreadLocal();

//如果第一次给线程赋值，此处类似
// Map map = new HashMap(); map.put(threadLocal1,"变量第一次赋值")
threadLocal1.set("变量第一次赋值");//类似map.put(threadLocal1,"变量第一次赋值")

threadLocal1.set("变量第二次赋值");//类似map.put(threadLocal1,"变量第一次赋值")

System.out.println(threadLocal1.get());//类似map.get(threadLocal1)

输出：变量第二次赋值
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至此线程的本地变量的本质就清晰了。就是 Thread用类似Map的ThreadLocal.ThreadLocalMap数据结构来存储以ThreadLocal类型的变量为Key的数值，并用ThreadLocal来存取删，操作ThreadLocalMap 。

当我们 定义一个ThreadLocal变量 时，其实 就是在定义一个Key .
当我们调用set(v)方法时，就是以当前ThreadLocal变量为key，传入参数为value，向ThreadLocal.ThreadLocalMap存数据。
当我们调用get()方法时，就是以当前ThreadLocal变量为key，从ThreadLocal.ThreadLocalMap取对应的数据