ThreadLocal模式的实现机理

在早期的JDK版本中，提供了一种解决多线程并发问题的方案：java.lang.ThreadLocal类。ThreadLocal类在维护变量时，实际使用了当前线程中的一个叫做ThreadLocalMap的独立副本，每个线程可以独立修改属于自己的副本而不会相互影响，从而隔离了线程和线程，避免了线程访问实例变量发生冲突的问题。

public class Thread implements Runnable{

//这里省略了许多其他代码
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

@Override
public void run() {

}
}

这是JDK中Thread源码的一部分，从中我们可以看出ThreadLocalMap跟随当前的线程而存在。不同的线程Thread拥有不同的ThreadLocalMap的本地实例变量，这也就是“副本”的含义。接下来看看ThreadLocal.ThreadLocalMap是如何定义的，以及ThreadLocal如何来操作它

public class ThreadLocal<T> {

//这里省略了许多代码

//将value的值保存到当前线程的本地变量中
public void set(T value){
//获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
//调用getmap方法获取当前线程中的本地变量ThreadLocalMap
ThreadLocalMap map = getMap(t);
//如果ThreadLocalMap已经存在，直接使用
if(map != null){
//以当前的ThreadLocal的实力作为key,存储于当前线程的ThreadLocalMap中
//如果当前线程中定义了多个不同的ThreadLocal的实力，则它们会作为不同的key进行存储互不干扰
map.set(this, value);
}else {
//如果ThreadLocalMap不存在，则为当前线程创建一个新的
creatMap(t, value);
}
}

//获取当前线程中以当前ThreadLocal实例为key的变量值
      public T get(){
//获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
//获取当前线程中的ThreadLocalMap
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if(map != null){
//获取当前线程中以当前ThreadLocal实例为key的变量值
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if(e != null)
return (T)e.value;
}
//当map不存在时，设置初始值
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;
}

  //从当前线程中获取与之对应的ThreadLocalMap ThreadLocalMap getMap(Thread d){ return t.threadLocals; } //创建当前线程中的ThreadLocalMap void creatMap(Thread t, T firstValue){ //调用构造函数生成当前线程中的ThreadLocalMap t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); } //ThreadLocalMap的定义 static class ThreadLocalMap{ //这里省略了许多代码 } }}
从上述代码中，我们看到了ThreadLocal类的大致结构和进行ThreadLocalMap的操作。我们可以得出以下结论：

1：ThreadLocalMap变量属于线程的内部属性，不同的线程拥有完全不同的ThreadLocalMap变量。

2：线程中的ThreadLocalMap变量的值实在ThreadLocal对象进行set或者get操作的时候创建的。

3：在创建ThreadLocalMap之前，会首先检查当前线程中的Thr
4000
eadLocalMap变量是否已经存在，如果不存在则创建一个；如果存在，则使用当前线程已创建的ThreadLocalMap。

4：使用当前线程的ThreadLocalMap的关键在于使用当前ThreadLocal的实力作为key进行存储。

ThreadLocal模式至少从两个方面完成了数据访问隔离，即横向隔离和纵向隔离。有了横向和纵向两种不同的隔离方式，ThreadLocal模式就能真正地做到线程安全：

1：纵向隔离——线程与线程之间的数据访问隔离。这一点由线程的数据结构保证。因为每个线程在进行对象访问时，访问的都是各个线程自己的ThreadLocalMap；

2：横向隔离——同一线程中，不同的ThreadLocal实例操作对象之间相互隔离。这一点由ThreadLocalMap在存储时采用当前ThreadLocal的实例作为key来保证。