ThreadLocal详解

ThreadLocal类的作用是为每个线程都创建一个变量副本, 每个线程都可以修改自己所拥有的变量副本, 而不会影响其他线程的副本. 其实这也是解决线程安全的问题的一种方法.
最常见的ThreadLocal使用场景为 用来解决 数据库连接、Session管理等。

1.ThreadLocal是怎么实现了多个线程之间每个线程一个变量副本的？
2.每个线程的变量副本是存储在哪里的？
3.ThreadLocalMap内部又是如何存储的？

通过查看ThreadLocal的构造设计就可以知道以上问题：
1.ThreadLocalMap是ThreadLocal的一个静态内部类；但ThreadLocal并不拥有ThreadLocalMap实例，只是定义以及代理操作；
2.Thread拥有ThreadLocalMap实例 threadLocals，即ThreadLocal中存放的对象实际上都存放在Thread中；
3.我们在每个Thread中，通过ThreadLocal来操作ThreadLocalMap，来存储我们的对象；
4.ThreadLocalMap底层通过数组来存放所有对象，具体每个对象的数组下标需要通过每个ThreadLocal的 threadLocalHashCode来计算获取；ThreadLocal提高了一个索引的作用。

下面通过源码来看看ThreadLocal的设计构造：
Thread拥有ThreadLocalMap实例 threadLocals；

/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
     * by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

ThreadLocal的set/get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)
            return (T)e.value;
    }
    return setInitialValue();
}

ThreadLocal提供了set和get访问器用来访问与当前线程相关联的线程局部变量。
可以从ThreadLocal的get函数中看出来，其中getmap函数是用t作为参数，这里t就是当前执行的线程。get函数就是从当前线程的threadlocalmap中取出当前线程对应的变量的副本【注意，变量是保存在线程中的，而不是保存在ThreadLocal变量中】。当前线程中，有一个变量引用名字是threadLocals，这个引用是在ThreadLocal类中createmap函数内初始化的。每个线程都有一个这样的threadLocals引用的ThreadLocalMap，以ThreadLocal和ThreadLocal对象声明的变量类型作为参数。这样，我们所使用的ThreadLocal变量的实际数据，通过get函数取值的时候，就是通过取出Thread中threadLocals引用的map，然后从这个map中根据当前threadLocal作为参数，取出数据。
在ThreadLocal的set函数中，可以看到，其中的map.set(this, value);把当前的threadlocal传入到map中作为键，也就是说，在不同的线程的threadlocals变量中，都会有一个以你所声明的那个线程局部变量threadlocal作为键的key-value。假设说声明了N个这样的线程局部变量变量，那么在线程的ThreadLocalMap中就会有n个分别以你的线程局部变量作为key的键值对。

ThreadLocalMap内部是一个类似散列表的东西，key（或者说索引更合适）是通过ThreadLocal实例的threadLocalHashCode算出来的，value是具体的内容实例，实际上ThreadLocal实例本身并不存储内容，只是充当了一个索引的作用。

/**
 * Construct a new map initially containing (firstKey, firstValue).
 * ThreadLocalMaps are constructed lazily, so we only create
 * one when we have at least one entry to put in it.
 */
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);
}

总结：
线程隔离的秘密，就在于ThreadLocalMap这个类。ThreadLocalMap是ThreadLocal类的一个静态内部类，它实现了键值对的设置和获取（对比Map对象来理解），每个线程中都有一个独立的ThreadLocalMap副本，它所存储的值，只能被当前线程读取和修改。ThreadLocal类通过操作每一个线程特有的ThreadLocalMap副本，从而实现了变量访问在不同线程中的隔离。因为每个线程的变量都是自己特有的，完全不会有并发错误。还有一点就是，ThreadLocalMap存储的键值对中的键是this对象指向的ThreadLocal对象，而值就是你所设置的对象了。

参考：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920407.html