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ThreadLocal翻譯成中文比較準確的叫法應該是：線程局部變數。這個玩意有什麼用處，或者說為什麼要有這麼一個東東？先解釋一下，在併發編程的時候，成員變數如果不做任何處理其實是線程不安全的，各個線程都在操作同一個變數，顯然是不行的，並且我們也知道volatile這個關鍵字也是不能保證線程安全的。 ...

ThreadLocal翻譯成中文比較準確的叫法應該是：線程局部變數。

　　這個玩意有什麼用處，或者說為什麼要有這麼一個東東？先解釋一下，在併發編程的時候，成員變數如果不做任何處理其實是線程不安全的，各個線程都在操作同一個變數，顯然是不行的，並且我們也知道volatile這個關鍵字也是不能保證線程安全的。那麼在有一種情況之下，我們需要滿足這樣一個條件：變數是同一個，但是每個線程都使用同一個初始值，也就是使用同一個變數的一個新的副本。這種情況之下ThreadLocal就非常使用，比如說DAO的資料庫連接，我們知道DAO是單例的，那麼他的屬性Connection就不是一個線程安全的變數。而我們每個線程都需要使用他，並且各自使用各自的。這種情況，ThreadLocal就比較好的解決了這個問題。

　　我們從源碼的角度來分析這個問題。

　　首先定義一個ThreadLocal：

public class ConnectionUtil {
    private static ThreadLocal<Connection> tl = new ThreadLocal<Connection>();
    private static Connection initConn = null;
    static {
        try {
            initConn = DriverManager.getConnection("url, name and password");
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    
    public Connection getConn() {
        Connection c = tl.get();
        if(null == c) tl.set(initConn);
        return tl.get();
    }
}

package java.lang;
import java.lang.ref.*;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class ThreadLocal<T> {
   
    private final int threadLocalHashCode = nextHashCode();
   
    private static AtomicInteger nextHashCode =
        new AtomicInteger();

    private static final int HASH_INCREMENT = 0x61c88647;

    private static int nextHashCode() {
        return nextHashCode.getAndAdd(HASH_INCREMENT);
    }

    protected T initialValue() {
        return null;
    }

    public ThreadLocal() {
    }

    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();
    }

    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;
    }

    public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }

     public void remove() {
         ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());
         if (m != null)
             m.remove(this);
     }

    ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
        return t.threadLocals;
    }

    void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }

    static ThreadLocalMap createInheritedMap(ThreadLocalMap parentMap) {
        return new ThreadLocalMap(parentMap);
    }

    T childValue(T parentValue) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    static class ThreadLocalMap {

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

            Entry(ThreadLocal k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }

        private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;

        private Entry[] table;

        private int size = 0;

        private int threshold; // Default to 0

        private void setThreshold(int len) {
            threshold = len * 2 / 3;
        }

        private static int nextIndex(int i, int len) {
            return ((i + 1 < len) ? i + 1 : 0);
        }

        private static int prevIndex(int i, int len) {
            return ((i - 1 >= 0) ? i - 1 : len - 1);
        }

        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);
        }

        private ThreadLocalMap(ThreadLocalMap parentMap) {
            Entry[] parentTable = parentMap.table;
            int len = parentTable.length;
            setThreshold(len);
            table = new Entry[len];

            for (int j = 0; j < len; j++) {
                Entry e = parentTable[j];
                if (e != null) {
                    ThreadLocal key = e.get();
                    if (key != null) {
                        Object value = key.childValue(e.value);
                        Entry c = new Entry(key, value);
                        int h = key.threadLocalHashCode & (len - 1);
                        while (table[h] != null)
                            h = nextIndex(h, len);
                        table[h] = c;
                        size++;
                    }
                }
            }
        }

        private Entry getEntry(ThreadLocal key) {
            int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
            Entry e = table[i];
            if (e != null && e.get() == key)
                return e;
            else
                return getEntryAfterMiss(key, i, e);
        }

        private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal key, int i, Entry e) {
            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;

            while (e != null) {
                ThreadLocal k = e.get();
                if (k == key)
                    return e;
                if (k == null)
                    expungeStaleEntry(i);
                else
                    i = nextIndex(i, len);
                e = tab[i];
            }
            return null;
        }

        private void set(ThreadLocal key, Object value) {

            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;
            int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);

            for (Entry e = tab[i];
                 e != null;
                 e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
                ThreadLocal k = e.get();

                if (k == key) {
                    e.value = value;
                    return;
                }

                if (k == null) {
                    replaceStaleEntry(key, value, i);
                    return;
                }
            }

            tab[i] = new Entry(key, value);
            int sz = ++size;
            if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
                rehash();
        }

        private void remove(ThreadLocal key) {
            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;
            int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
            for (Entry e = tab[i];
                 e != null;
                 e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
                if (e.get() == key) {
                    e.clear();
                    expungeStaleEntry(i);
                    return;
                }
            }
        }

        private void replaceStaleEntry(ThreadLocal key, Object value,
                                       int staleSlot) {
            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;
            Entry e;

            int slotToExpunge = staleSlot;
            for (int i = prevIndex(staleSlot, len);
                 (e = tab[i]) != null;
                 i = prevIndex(i, len))
                if (e.get() == null)
                    slotToExpunge = i;

            for (int i = nextIndex(staleSlot, len);
                 (e = tab[i]) != null;
                 i = nextIndex(i, len)) {
                ThreadLocal k = e.get();

                if (k == key) {
                    e.value = value;

                    tab[i] = tab[staleSlot];
                    tab[staleSlot] = e;

                    if (slotToExpunge == staleSlot)
                        slotToExpunge = i;
                    cleanSomeSlots(expungeStaleEntry(slotToExpunge), len);
                    return;
                }

                if (k == null && slotToExpunge == staleSlot)
                    slotToExpunge = i;
            }

            tab[staleSlot].value = null;
            tab[staleSlot] = new Entry(key, value);

            if (slotToExpunge != staleSlot)
                cleanSomeSlots(expungeStaleEntry(slotToExpunge), len);
        }

        private int expungeStaleEntry(int staleSlot) {
            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;

            tab[staleSlot].value = null;
            tab[staleSlot] = null;
            size--;

            Entry e;
            int i;
            for (i = nextIndex(staleSlot, len);
                 (e = tab[i]) != null;
                 i = nextIndex(i, len)) {
                ThreadLocal k = e.get();
                if (k == null) {
                    e.value = null;
                    tab[i] = null;
                    size--;
                } else {
                    int h = k.threadLocalHashCode & (len - 1);
                    if (h != i) {
                        tab[i] = null;

                        while (tab[h] != null)
                            h = nextIndex(h, len);
                        tab[h] = e;
                    }
                }
            }
            return i;
        }

        private boolean cleanSomeSlots(int i, int n) {
            boolean removed = false;
            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;
            do {
                i = nextIndex(i, len);
                Entry e = tab[i];
                if (e != null && e.get() == null) {
                    n = len;
                    removed = true;
                    i = expungeStaleEntry(i);
                }
            } while ( (n >>>= 1) != 0);
            return removed;
        }

        private void rehash() {
            expungeStaleEntries();

            // Use lower threshold for doubling to avoid hysteresis
            if (size >= threshold - threshold / 4)
                resize();
        }

        private void resize() {
            Entry[] oldTab = table;
            int oldLen = oldTab.length;
            int newLen = oldLen * 2;
            Entry[] newTab = new Entry[newLen];
            int count = 0;

            for (int j = 0; j < oldLen; ++j) {
                Entry e = oldTab[j];
                if (e != null) {
                    ThreadLocal k = e.get();
                    if (k == null) {
                        e.value = null; // Help the GC
                    } else {
                        int h = k.threadLocalHashCode & (newLen - 1);
                        while (newTab[h] != null)
                            h = nextIndex(h, newLen);
                        newTab[h] = e;
                        count++;
                    }
                }
            }

            setThreshold(newLen);
            size = count;
            table = newTab;
        }

        private void expungeStaleEntries() {
            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;
            for (int j = 0; j < len; j++) {
                Entry e = tab[j];
                if (e != null && e.get() == null)
                    expungeStaleEntry(j);
            }
        }
    }
}

這樣子，都是用同一個連接，但是每個連接都是新的，是同一個連接的副本。

　　那麼實現機制是如何的呢？

1、每個Thread對象內部都維護了一個ThreadLocalMap這樣一個ThreadLocal的Map，可以存放若幹個ThreadLocal

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

2、當我們在調用get()方法的時候，先獲取當前線程，然後獲取到當前線程的ThreadLocalMap對象，如果非空，那麼取出ThreadLocal的value，否則進行初始化，初始化就是將initialValue的值set到ThreadLocal中。

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();
}

3、當我們調用set()方法的時候，很常規，就是將值設置進ThreadLocal中。

4、總結：當我們調用get方法的時候，其實每個當前線程中都有一個ThreadLocal。每次獲取或者設置都是對該ThreadLocal進行的操作，是與其他線程分開的。

5、應用場景：當很多線程需要多次使用同一個對象，並且需要該對象具有相同初始化值的時候最適合使用ThreadLocal。

6、其實說再多也不如看一下源碼來得清晰。如果要看源碼，其中涉及到一個WeakReference和一個Map，這兩個地方需要瞭解下，這兩個東西分別是a.Java的弱引用，也就是GC的時候會銷毀該引用所包裹(引用)的對象，這個threadLocal作為key可能被銷毀，但是只要我們定義成他的類不卸載，tl這個強引用就始終引用著這個ThreadLocal的，永遠不會被gc掉。b.和HashMap差不多。

　　事實上，從本質來講，就是每個線程都維護了一個map，而這個map的key就是threadLocal，而值就是我們set的那個值，每次線程在get的時候，都從自己的變數中取值，既然從自己的變數中取值，那肯定就不存線上程安全問題，總體來講，ThreadLocal這個變數的狀態根本沒有發生變化，他僅僅是充當一個key的角色，另外提供給每一個線程一個初始值。如果允許的話，我們自己就能實現一個這樣的功能，只不過恰好JDK就已經幫我們做了這個事情。

轉載自:http://www.cnblogs.com/dreamroute/p/5034726.html