ThreadLocal

1. ThreadLocal 是什么？

/**
 * Implements a thread-local storage, that is, a variable for which each thread
 * has its own value. All threads share the same {@code ThreadLocal} object,
 * but each sees a different value when accessing it, and changes made by one
 * thread do not affect the other threads. The implementation supports
 * {@code null} values.
 * @see java.lang.Thread
 * @author Bob Lee
 */

源码中解释到 ThreadLocal 就用于存储数据，每一个线程都会一个数据的拷贝，每一个线程获取到值都是不一样的，并且当前线程修改之后，不会应到其他线程。

2. ThreadLocal 的作用？

这里举例解释 ThreadLoal 在andorid 源码的应用。使用Handler就必须获取当前线程的 Looper 对象，而每一个线程的 Looper 是不一致的。因为每一个线程都会有一个 Looper 对象，因此使用 ThradLocal 去保存和获取当前线程的 Looper 就可以达到这个的效果。

2.1.下面就是 Looper 内部的关于在 ThreadLocal 中存储 Looper 和 获取 Looper 的源码。

//创建一个 Looper 对象保存到 ThreadLocal
//Looper.prepare();

private static void prepare(boolean quitAllowed) {
    if (sThreadLocal.get() != null) {
        throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
    }
    //将创建的 Looper 对象保存到 sThreadLocal 中。
    sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}


//从 ThreadLocal 取出 Looper 对象
public static @Nullable Looper myLooper() {
    return sThreadLocal.get();
}

3. 下面举例说明 ThreadLocal 存储的数据在各个线程中是不会相互干扰的。

// 创建一个ThreadLocal
final ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();
//在主线程中设置threadlocal的值为"hello"
threadLocal.set("hello");
String msg = threadLocal.get();
Log.e("zeal","主线程："+ msg);
//在子线程中操作
new Thread(){
    @Override
    public void run() {
        super.run();
        threadLocal.set("android");
        String msg = threadLocal.get();
        Log.e("zeal", "线程"+Thread.currentThread().getName()+":" + msg);
    }
}.start();
//在子线程中操作
new Thread(){
    @Override
    public void run() {
        super.run();
        String msg = threadLocal.get();
        Log.e("zeal", "线程"+Thread.currentThread().getName()+":" + msg);
    }
}.start();

运行结果：
主线程：hello
线程Thread-172:android
线程Thread-173:null

运行结果说明不同线程取出之前保存的值是不相同的，也就是即使在某一线程修改了这个ThreadLocal保存的值，也是不会相互干扰到其他线程的。

4. ThreadLocal 的内部实现原理

4.1 通过 set 为ThreadLocal 设置值

将当前线程封装成一个 Values 对象，然后以 ThreadLocal 为 key， 需要添加的value 为值添加到 values 中的。注意在 put 方法中 ThreadLoca 的值是存储在 ThreadLoal 内部一个 table 数组中的，并且存储位置为 ThreadLocal.Reference 角标的下一个位置。

public void set(T value) {
    Thread currentThread = Thread.currentThread();
    Values values = values(currentThread);
    if (values == null) {
        values = initializeValues(currentThread);
    }
    values.put(this, value);
}

void put(ThreadLocal<?> key, Object value) {
    ...
    table[index] = key.reference;
    table[index + 1] = value;
    size++;
    ...
}

Values values(Thread current) {
    return current.localValues;
}

Values initializeValues(Thread current) {
    return current.localValues = new Values();
}

4.2 通过 get 的方式获取保存的 ThreadLocal 值

获取当前的线程对应的Values，其实这个 Values 就是 Thread 中的一个属性值 ThreadLocal.Values localValues，如果为null，那么通过initializeValues(currentThread) 给当前线程的 localValues 赋值。否则获取存储 ThreadLocal 值的 table 数组，判断table中是否存在 ThreadLocal 设置的值。如果没有则返回null;

public T get() {
    // Optimized for the fast path.
    Thread currentThread = Thread.currentThread();
    Values values = values(currentThread);
    if (values != null) {
        Object[] table = values.table;
        int index = hash & values.mask;
        if (this.reference == table[index]) {
            return (T) table[index + 1];
        }
    } else {
        values = initializeValues(currentThread);
    }
    return (T) values.getAfterMiss(this);
}

5. 得出的结论

ThreadLocal 中 set 和 get 操作的都是对应线程的 table数组，因此在不同的线程中访问同一个 ThreadLocal 对象的 set 和 get 进行存取数据是不会相互干扰的。