前言
ThreadLocal 是一种 无同步 的线程安全实现
体现了 Thread-Specific Storage 模式：即使只有一个入口，内部也会为每个线程分配特有的存储空间，线程间 没有共享资源
本文将总结 ThreadLocal 的用法与实现细节，希望能帮上忙
ThreadLocal 思维导图
线程安全 示意图
1. 用法
ThreadLocal 的用法很简单， ThreadLocal 提供了下列的public与protected方法，本文将引用 android.os.Looper.java 为例子讲解 ThreadLocal 的用法：
ThradlLocal UML类图
// /frameworks/base/core/java/android/os/Looper.java
public class Looper {
// ...
// sThreadLocal.get() will return null unless you've called prepare().
static final ThreadLocal
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
// 设置线程局部变量的值
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}
public static Looper myLooper() {
// 获取线程局部变量的值
return sThreadLocal.get();
}
public static void prepare() {
prepare(true);
}
// ...
}
ThreadLocal 为 static final变量 ，泛型参数为 Looper ，表示接受 Looper 类型的值
Looper#prepare() 中调用 ThreadLocal#set() 设置 变量的值，不同线程设置的值互不干扰，不会相互覆盖
Looper#myLooper() 中调用 ThreadLocal#get() 获取 变量的值，不同线程获取的值互不干扰
Timethreads图 - 01
子类 重写 ThreadLocal#initialValue() ，可以设置变量的初始值，我们查看相关源码：
public ConcurrentHashMap() {
this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR, DEFAULT_CONCURRENCY_LEVEL);
}
public ConcurrentHashMap(int initialCapacity,
float loadFactor, int concurrencyLevel) {
if (!(loadFactor > 0) || initialCapacity < 0 || concurrencyLevel <= 0)
throw new IllegalArgumentException();
if (concurrencyLevel > MAX_SEGMENTS)
concurrencyLevel = MAX_SEGMENTS;
// Find power-of-two sizes best matching arguments
int sshift = 0;
int ssize = 1;
while (ssize < concurrencyLevel) {
++sshift;
ssize <<= 1;
}
this.segmentShift = 32 - sshift;//用于高位，判断落在哪个Segment
this.segmentMask = ssize - 1;//用于取模。之前在hashmap的indexFor方法有提过。2的n次方-1
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
int c = initialCapacity / ssize;
if (c * ssize < initialCapacity)
++c;
int cap = MIN_SEGMENT_TABLE_CAPACITY;
while (cap < c)
cap <<= 1;
// create segments and segments[0]
Segment
new Segment
(HashEntry
Segment
UNSAFE.putOrderedObject(ss, SBASE, s0); // ordered write of segments[0]
this.segments = ss;
}
在 ThreadLocal#get() 中尝试获取变量的值，如果为空则会调用 ThreadLocal#setInitialValue() 设置设置初始值
懒初始化 ：直到第一次调用 get() 才会设置初值
默认 ：设置初始值为 null
ThreadLocal#remove() 用于 移除 变量之前存储的值。如果在当前线程下次调用 ThreadLocal#get() 时，还没有 set() 新的值，依旧会使用 ThreadLocal#setInitialValue() 设置初始值。
到这里我们就可以总结 ThreadLocal 的生命周期，如下图所示：
ThreadLocal生命周期 示意图
2. 编程规约
记得吗？《阿里巴巴Java开发手册》中提到过关于 ThreadLocal 的编程规约，如下所示：
5.【强制】 SimpleDateFormate 是线程不安全的类，一般不要定义为 static 变量，如果定义为static，必须加锁，或者使用 DateUtils 工具类
正例：
private static final ThreadLocal
@Override
protected DateFormat initialValue(){
return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
}
};
说明：如果是JDK8的应用，可以使用 Instant 代替 Date ， LocalDateTime 代替 Calendar， DateTimeFormatter 代替 SimpleDateFormat ，官方给出的解释：simple beautiful strong immutable thread-safe.
15.【参考】（原文过于啰嗦，以下为笔者转述） ThreadLocal 变量建议使用 static 修饰，可以保证变量在类初始化时创建，所有类实例可以共享同一个静态变量。
注意到了吗？在文章开头的Looper.java源码中， ThreadLocal 变量就是使用 static 修饰的
看到这里，相信你已经掌握了 ThreadLocal 的用法，下一篇文章将深入 ThreadLocal 的内部，探讨数据结构的实现细节。
Segment
ConcurrentHashMap是由多个Segment组成的，Segment继承了ReentrantLock，每次加锁都是对某个Segment，不会影响其他Segment，达到了锁分离（也叫分段锁）的作用。
每个Segment又包含了HashEntry数组，HashEntry是一个链表。如下图所示：
concurrencyLevel：并发数，默认16，直接影响segmentShift和segmentMask的值，以及Segment的初始化数量。Segment初始化的数量，为最接近且大于的办等于2的N次方的值，比如concurrencyLevel=16，Segment数量为16，concurrencyLevel=17，Segment数量为32。segmentShift的值是这样的，比如Segment是32，相对于2的5次方，那么他的值就是32-5，为27，后面无符号右移27位，也就是取高5位的时候，就是0到31的值，此时Segment的下标也是0到31，取模后对应着每个Segment。segmentMask就是2的n次方-1，这边n是5，用于取模。之前在hashmap的indexFor方法有提过。
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