ThreadLocal原理及继承功能实现

多线程访问同一个共享共享变量时特别容易出现并发问题，特别是在多个线程需要对一个共享变量进行写入时。ThreadLocal是JDK包提供的，它提供了线程本地变量，也就是如果你创建一个ThreadLocal变量，那么访问这个变量的每个线程都会有这个变量的本地副本。当多个线程操作这个变量时，实际操作的是自己本地内存里面的变量。从而避免了线程安全问题。创建一个ThreadLocal变量后，每个线程都会复制一个变量到自己的本地内存。

下面介绍ThreadLocal实现原理：

先介绍相关的类和对象

Thread类中有如下两个对象，都是ThreadLocalMap类型的，ThreadLocalMap是ThreadLocal内的内部类

 
    ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

    ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;

ThreadLocalMap是一个定制的HashMap,其Key就是ThreadLocal,Value就是用户存储的任意Object对象，如下为ThreadLocalMap的构造函数

 ThreadLocalMap(ThreadLocal<?> firstKey, Object firstValue) {
            table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
            int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);
            table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);
            size = 1;
            setThreshold(INITIAL_CAPACITY);
        }

默认ThreadLocalMap在Thread中为null,当程序线程第一次调用ThreadLocal的set()或者get()方法的时候进行初始化，如下是这两个方法的源码：

set()及set()涉及的方法：

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

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

代码先获取调用set方法的当前线程，然后获取当前线程的ThreadLocalMap值，如果为null就创建ThreadLocalMap，key就是当前类ThreadLocal对象的引用，value就是设置的值。如果不为空就直接设置值

get()及get()涉及的方法

 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();
    }

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

代码也是首先获取调用get方法的线程，然后获取线程的ThreadLocalMap变量，如果为null就创建，如果不为null就直接获取值，获取值是根据ThreadLocal作为Key获取对应的Value。

综上可知：ThreadLocal实现原理是每个线程维护一个特别定制的HashMap,线程调用ThreadLocal设置的值就是存放在各个线程的Map中，Map中的key就是用户线程new出来的ThreadLocal对象引用，value就是用户线程设置的值；用户线程通过ThreadLocal获取值的时候，先根据当前线程获取线程的HashMap，然后根据当前ThreadLocal对象实例引用作为key获取设置的value…所以ThreadLocal就只是充当了工具类的角色。线程设置的值就是存储在自己线程的本地内存中。

上面讲解的是Thread类中的第一个变量，这个变量不支持继承，子线程不能查看父线程中设置的变量，而第二个变量就是为了解决这个问题设计的。

 
    ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

    ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;

代码如下：

 public Thread(Runnable target) {
        init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
    }

//////
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
                      long stackSize) {
        init(g, target, name, stackSize, null, true);
    }
////////
  private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
                      long stackSize, AccessControlContext acc,
                      boolean inheritThreadLocals) {
        if (name == null) {
            throw new NullPointerException("name cannot be null");
        }

        this.name = name;

        Thread parent = currentThread();
        SecurityManager security = System.getSecurityManager();
        if (g == null) {
            if (security != null) {
                g = security.getThreadGroup();
            }
            if (g == null) {
                g = parent.getThreadGroup();
            }
        }
        g.checkAccess();
        if (security != null) {
            if (isCCLOverridden(getClass())) {
                security.checkPermission(SUBCLASS_IMPLEMENTATION_PERMISSION);
            }
        }

        g.addUnstarted();

        this.group = g;
        this.daemon = parent.isDaemon();
        this.priority = parent.getPriority();
        if (security == null || isCCLOverridden(parent.getClass()))
            this.contextClassLoader = parent.getContextClassLoader();
        else
            this.contextClassLoader = parent.contextClassLoader;
        this.inheritedAccessControlContext =
                acc != null ? acc : AccessController.getContext();
        this.target = target;
        setPriority(priority);
        if (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null)
            this.inheritableThreadLocals =
                ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
        this.stackSize = stackSize;
        tid = nextThreadID();
    }

以上线程构造函数的代码，ThreadLoca继承功能的实现就是在int()方法中实现的，其实原理很简单就是如果创建当前线程的线程（当前线程的父线程）中的ThreadLoclMap不为null，就作为入参新建一个子线程的Map这样线程子线程就拥有了父线程的值了。