ThreadLocal原理解析

故名思议，ThreadLocal翻译就是线程本地，可以理解为只有本地线程才能取到的数据。下面我们看一个例子：

final ThreadLocal<String> tl = new ThreadLocal<String>(){
           @Nullable
           @Override
           protected String initialValue() {
               return "张三";
           }
       };
       new Thread(){
           @Override
           public void run() {
               super.run();
               tl.set("李四");
           }
       }.start();
       Thread.sleep(100);
       new Thread(){
           @Override
           public void run() {
               super.run();
               System.out.println(tl.get());
           }
       }.start();

张三

按照我们以前的思路，在线程中将ThreadLocal对象中的值改为了李四，为什么下面线程拿到的依然是张三呢，这里我们需要知道ThreadLocal的原理。
首先我们看set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);
    }
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();
    }

当我们调用set方法时，会以当前线程为key取到map，当map等于空时，会调用createMap创建map，否则调用set方法以当前当ThreadLocal为key，传入当值为value存储到map中。
现在，我们很好奇ThreadLocalMap到底是什么数据结构。

static class ThreadLocalMap {
...
private Entry[] table;
...
  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);
        }
}

我们查看源码发现ThreadLocalMap是ThreadLocal的内部静态类，其实本质就是一个初始大小为16的动态数组。而每个Thread线程都会有一个ThreadLocal.ThreadLocalMap对象。当我们调用set方法时，会把value值存储到当前线程的ThreadLocalMap中，所以我们在其他线程得不到。
这里我们再看一下Entry的数据结构。

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

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

这里Entry本质是一个弱引用，可能大家会很好奇，为什么要用一个弱引用的对象数组存储ThreadLocal对象和对应的value。
我们知道弱引用是在java虚拟机中调用gc的时候会回收，这里使用弱引用是为了防止内存泄露。当我们外面的ThreadLocal对象置为null时，如果ThreadLocalMap中的数组持有了ThreadLocal对象，会导致堆内存中的对象无法被回收，从而造成内存泄露。这个在以前版本的jdk中会有这个问题。

线程中的ThreadLocalMap可以存储多个value值么？

当然可以，我们通过源码知道了ThreadLocalMap本质上是一个Entry数组，当然可以存储多个数据，只需要对应不同的ThreadLocal对象即可。所以是一个线程对应一个ThreadLocalMap，但可以拥有多个ThreadLocal对象。