前言
我們都知道，在多線程環境下訪問同一個共享變量，可能會出現線程安全的問題，為了保證線程安全，我們往往會在訪問這個共享變量的時候加鎖，以達到同步的效果，如下圖所示。
對共享變量加鎖雖然能夠保證線程的安全，但是卻增加了開發人員對鎖的使用技能，如果鎖使用不當，則會導致死鎖的問題。而ThreadLocal能夠做到在創建變量後，每個線程對變量訪問時訪問的是線程自己的本地變量。
什麼是ThreadLocal？
ThreadLocal是JDK提供的，支持線程本地變量。也就是說，如果我們創建了一個ThreadLocal變量，則訪問這個變量的每個線程都會有這個變量的一個本地副本。如果多個線程同時對這個變量進行讀寫操作時，實際上操作的是線程自己本地內存中的變量，從而避免了線程安全的問題。
ThreadLocal使用示例
例如，我們使用ThreadLocal保存並打印相關的變量信息，程序如下所示。
運行程序，打印的結果信息如下所示。
<code>線程A本地變量中的值為：ThreadA：Thread-0
線程B本地變量中的值為：ThreadB：Thread-1/<code>
此時，我們為線程A增加刪除ThreadLocal中的變量的操作，如下所示。
<code>public class ThreadLocalTest {
private static ThreadLocal<string> threadLocal = new ThreadLocal<string>();
public static void main(String[] args){
//創建第一個線程
Thread threadA = new Thread(()->{
threadLocal.set("ThreadA：" + Thread.currentThread().getName());
System.out.println("線程A本地變量中的值為：" + threadLocal.get());
threadLocal.remove();
System.out.println("線程A刪除本地變量後ThreadLocal中的值為：" + threadLocal.get());
});
//創建第二個線程
Thread threadB = new Thread(()->{
threadLocal.set("ThreadB：" + Thread.currentThread().getName());
System.out.println("線程B本地變量中的值為：" + threadLocal.get());
System.out.println("線程B沒有刪除本地變量：" + threadLocal.get());
});
//啟動線程A和線程B
threadA.start();
threadB.start();
}
}/<string>/<string>/<code>此時的運行結果如下所示。
<code>線程A本地變量中的值為：ThreadA：Thread-0
線程B本地變量中的值為：ThreadB：Thread-1
線程B沒有刪除本地變量：ThreadB：Thread-1
線程A刪除本地變量後ThreadLocal中的值為：null/<code>
通過上述程序我們可以看出，線程A和線程B存儲在ThreadLocal中的變量互不干擾，線程A存儲的變量只能由線程A訪問，線程B存儲的變量只能由線程B訪問。
ThreadLocal原理
首先，我們看下Thread類的源碼，如下所示。
<code>public class Thread implements Runnable {
/***********省略N行代碼*************/
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;
/***********省略N行代碼*************/
}/<code>由Thread類的源碼可以看出，在ThreadLocal類中存在成員變量threadLocals和inheritableThreadLocals，這兩個成員變量都是ThreadLocalMap類型的變量，而且二者的初始值都為null。只有當前線程第一次調用ThreadLocal的set()方法或者get()方法時才會實例化變量。
這裡需要注意的是：每個線程的本地變量不是存放在ThreadLocal實例裡面的，而是存放在調用線程的threadLocals變量裡面的。也就是說，調用ThreadLocal的set()方法存儲的本地變量是存放在具體線程的內存空間中的，而ThreadLocal類只是提供了set()和get()方法來存儲和讀取本地變量的值，當調用ThreadLocal類的set()方法時，把要存儲的值放入調用線程的threadLocals中存儲起來，當調用ThreadLocal類的get()方法時，從當前線程的threadLocals變量中將存儲的值取出來。
接下來，我們分析下ThreadLocal類的set()、get()和remove()方法的實現邏輯。
set()方法
set()方法的源代碼如下所示。
在set()方法中，首先獲取調用set()方法的線程，接下來，使用當前線程作為Key調用getMap(t)方法來獲取ThreadLocalMap對象，getMap(Thread t)的方法源碼如下所示。
<code>ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}/<code>可以看到，getMap(Thread t)方法獲取的是線程變量自身的threadLocals成員變量。
在set()方法中，如果調用getMap(t)方法返回的對象不為空，則把value值設置到Thread類的threadLocals成員變量中，而傳遞的key為當前ThreadLocal的this對象，value就是通過set()方法傳遞的值。
如果調用getMap(t)方法返回的對象為空，則程序調用createMap(t, value)方法來實例化Thread類的threadLocals成員變量。
<code>void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}/<code>也就是創建當前線程的threadLocals變量。
get()方法
get()方法的源代碼如下所示。
<code>public T get() {
//獲取當前線程
Thread t = Thread.currentThread();
//獲取當前線程的threadLocals成員變量
ThreadLocalMap map = getMap(t);
//獲取的threadLocals變量不為空
if (map != null) {
//返回本地變量對應的值
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T result = (T)e.value;
return result;
}
}
//初始化threadLocals成員變量的值
return setInitialValue();
}/<code>通過當前線程來獲取threadLocals成員變量，如果threadLocals成員變量不為空，則直接返回當前線程綁定的本地變量，否則調用setInitialValue()方法初始化threadLocals成員變量的值。
<code>private T setInitialValue() {
//調用初始化Value的方法
T value = initialValue();
Thread t = Thread.currentThread();
//根據當前線程獲取threadLocals成員變量
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
//threadLocals不為空，則設置value值
map.set(this, value);
else
//threadLocals為空,創建threadLocals變量
createMap(t, value);
return value;
}/<code>其中，initialValue()方法的源碼如下所示。
<code>protected T initialValue() {
return null;
}/<code>通過initialValue()方法的源碼可以看出，這個方法可以由子類覆寫，在ThreadLocal類中，這個方法直接返回null。
remove()方法
remove()方法的源代碼如下所示。
<code>public void remove() {
//根據當前線程獲取threadLocals成員變量
ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
if (m != null)
//threadLocals成員變量不為空，則移除value值
m.remove(this);
}/<code>remove()方法的實現比較簡單，首先根據當前線程獲取threadLocals成員變量，不為空，則直接移除value的值。
注意：如果調用線程一致不終止，則本地變量會一直存放在調用線程的threadLocals成員變量中，所以，如果不需要使用本地變量時，可以通過調用ThreadLocal的remove()方法，將本地變量從當前線程的threadLocals成員變量中刪除，以免出現內存溢出的問題。
ThreadLocal變量不具有傳遞性
使用ThreadLocal存儲本地變量不具有傳遞性，也就是說，同一個ThreadLocal在父線程中設置值後，在子線程中是無法獲取到這個值的，這個現象說明ThreadLocal中存儲的本地變量不具有傳遞性。
接下來，我們來看一段代碼，如下所示。
運行這段代碼輸出的結果信息如下所示。
<code>主線程獲取值：ThreadLocalTest
子線程獲取值：null/<code>
通過上述程序，我們可以看出在主線程中向ThreadLocal設置值後，在子線程中是無法獲取到這個值的。那有沒有辦法在子線程中獲取到主線程設置的值呢？此時，我們可以使用InheritableThreadLocal來解決這個問題。
InheritableThreadLocal使用示例
InheritableThreadLocal類繼承自ThreadLocal類，它能夠讓子線程訪問到在父線程中設置的本地變量的值，例如，我們將ThreadLocalTest類中的threadLocal靜態變量改寫成InheritableThreadLocal類的實例，如下所示。
此時，運行程序輸出的結果信息如下所示。
<code>主線程獲取值：ThreadLocalTest
子線程獲取值：ThreadLocalTest/<code>
可以看到，使用InheritableThreadLocal類存儲本地變量時，子線程能夠獲取到父線程中設置的本地變量。
InheritableThreadLocal原理
首先，我們來看下InheritableThreadLocal類的源碼，如下所示。
<code>public class InheritableThreadLocalextends ThreadLocal /<code>{
protected T childValue(T parentValue) {
return parentValue;
}
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.inheritableThreadLocals;
}
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.inheritableThreadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
}
由InheritableThreadLocal類的源代碼可知，InheritableThreadLocal類繼承自ThreadLocal類，並且重寫了ThreadLocal類的childValue()方法、getMap()方法和createMap()方法。也就是說，當調用ThreadLocal的set()方法時，創建的是當前Thread線程的inheritableThreadLocals成員變量而不再是threadLocals成員變量。
這裡，我們需要思考一個問題：InheritableThreadLocal類的childValue()方法是何時被調用的呢？這就需要我們來看下Thread類的構造方法了，如下所示。
<code>public Thread() {
init(null, null, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
}
public Thread(Runnable target) {
init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
}
Thread(Runnable target, AccessControlContext acc) {
init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0, acc, false);
}
public Thread(ThreadGroup group, Runnable target) {
init(group, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
}
public Thread(String name) {
init(null, null, name, 0);
}
public Thread(ThreadGroup group, String name) {
init(group, null, name, 0);
}
public Thread(Runnable target, String name) {
init(null, target, name, 0);
}
public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name) {
init(group, target, name, 0);
}
public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name,
long stackSize) {
init(group, target, name, stackSize);
}/<code>可以看到，Thread類的構造方法最終調用的是init()方法，那我們就來看下init()方法，如下所示。
<code>private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
long stackSize, AccessControlContext acc,
boolean inheritThreadLocals) {
/************省略部分源碼************/
if (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null)
this.inheritableThreadLocals =
ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
/* Stash the specified stack size in case the VM cares */
this.stackSize = stackSize;
/* Set thread ID */
tid = nextThreadID();
}/<code>
可以看到，在init()方法中會判斷傳遞的inheritThreadLocals變量是否為true，同時父線程中的inheritableThreadLocals是否為null，如果傳遞的inheritThreadLocals變量為true，同時，父線程中的inheritableThreadLocals不為null，則調用ThreadLocal類的createInheritedMap()方法。
<code>static ThreadLocalMap createInheritedMap(ThreadLocalMap parentMap) {
return new ThreadLocalMap(parentMap);
}/<code>在createInheritedMap()中，使用父線程的inheritableThreadLocals變量作為參數創建新的ThreadLocalMap對象。然後在Thread類的init()方法中會將這個ThreadLocalMap對象賦值給子線程的inheritableThreadLocals成員變量。
接下來，我們來看看ThreadLocalMap的構造函數都幹了啥，如下所示。
在ThreadLocalMap的構造函數中，調用了InheritableThreadLocal類重寫的childValue()方法。而InheritableThreadLocal類通過重寫getMap()方法和createMap()方法，讓本地變量保存到了Thread線程的inheritableThreadLocals變量中，線程通過InheritableThreadLocal類的set()方法和get()方法設置變量時，就會創建當前線程的inheritableThreadLocals變量。此時，如果父線程創建子線程，在Thread類的構造函數中會把父線程中的inheritableThreadLocals變量裡面的本地變量複製一份保存到子線程的inheritableThreadLocals變量中。
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