一、概述

ThreadLocal是java.lang包下提供的一个类，那么他的作用是什么呢？我们直接看源码中的注释：

 * This class provides thread-local variables.  These variables differ from
 * their normal counterparts in that each thread that accesses one (via its
 * {@code get} or {@code set} method) has its own, independently initialized
 * copy of the variable.  {@code ThreadLocal} instances are typically private
 * static fields in classes that wish to associate state with a thread (e.g.,
 * a user ID or Transaction ID).
     
 
此类提供线程局部变量。这些变量不同于它们的正常对应部分是，每个访问一个线程的线程
（通过{@code get}或{@code set}方法）有自己的独立初始化变量的副本。{@code ThreadLocal}
实例通常是私有的希望将状态与线程关联的类中的静态字段（例如用户ID或事务ID）。

通过字面理解就是说每一个线程访问它时，都会有一个属于线程自己的变量的副本。而且对于每个线程来说时私有的。

二、使用

我们来举个简单的例子来验证上面的话。

public static void main(String[] args) {
        //创建一个ThreadLocal
        ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();

        //在线程1中设置threadLocal的值并打印
        new Thread(() -> {
            threadLocal.set("我是线程1");
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"："+threadLocal.get());
        },"线程1").start();

        //在线程2中打印threadLocal的值
        new Thread(()->{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"："+threadLocal.get());
        },"线程2").start();
    }

如果没有了解过ThreadLocal的小伙伴可能会认为，输出都是一样的，因为线程1中已经设置了threadLocal的值，所以线程2中获取到的是一样的，错。我们来看下打印结果：

线程1：我是线程1
线程2：null

可以看到，打印是不同的，在线程1中设置的值打印了，线程2中打印出来却为null，这就印证了前面说的话以及ThreadLocal的作用：每个访问ThreadLocal的线程都有自己的独立初始化变量的副本。

三、分析

在了解了ThreadLocal作用以及使用之后，我们对它的源码进行分析，这里主要分析他的set和get方法。
先来看看set：

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

set方法中，首先通过当前线程获取map，如果map不为空，则设置map的值，否则就创建一个map，并以当前线程为key和value存进去。那么ThreadLocalMap是什么呢？我们来看一下：

static class ThreadLocalMap {

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

            Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }

        private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;

        private Entry[] table;

        ThreadLocalMap(ThreadLocal<?> firstKey, Object firstValue) {
            //初始化table
            table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
            //计算下标
            int i = firstKey.threadLocalHashCode & (INITIAL_CAPACITY - 1);
            //为table[i]赋值
            table[i] = new Entry(firstKey, firstValue);
            //初始大小1
            size = 1;
            setThreshold(INITIAL_CAPACITY);
        }
    略····
}

在ThreadLocalMap中有一个内部类Entry继承自弱引用，其中ThreadLocal就是弱引用对象，value就是ThreadLocal的值，就是说ThreadLocal本身就是key。
ThreadLocalMap中还有一个Entry数组，INITIAL_CAPACITY即默认容量16。
ThreadLocalMap的构造方法的参数就是传入的key和value。

接下来继续看set方法中所调用的getMap方法，该方法传入的就是当前的线程Thread，返回Thread的threadLocals。

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

我们点进去Thread中看的确Thread中包含一个ThreadLocal.ThreadLocalMap对象，默认为空。

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

接下来继续顺着set方法看，首先当map为空时，调用了createMap方法，createMap如下：

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

这个地方new了一个ThreadLocalMap并赋值给Thread中的threadLocals。
此时就是相当于把key和value存到了Thread中。

当map不为空时，调用map.set方法。map.set方法这里就不贴了，他就是遍历table找到与传入的相同的key并改变其value。如果没有相同的key则创建一个新的Entry并赋值给table[i]。

继续来看get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();
    }

get方法的原理就是拿到当前线程中的map，如果不为空时，则拿到map中的Entry，entry不为空值，则返回它的value。如果当前Thread的map为空时，则返回初始值。