一. ThreadLocal是什么？

ThreadLocal，顾名思义，它不是一个线程，而是线程的一个本地化对象。当工作于多线程中的对象使用ThreadLocal维护变量时，ThreadLocal为每个使用该变量的线程分配一个独立的初始化变量副本。所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其他线程所对应的副本。从线程的角度看，这个变量就像是线程的本地变量，这也是类名中“Local”所要表达的意思。 

下面我们看一个例子：

public class ThreadLocalTest1 {
	private static Index num = new Index();  

	// 创建一个Index类型的本地变量 
	private static ThreadLocal<Index> local = new ThreadLocal<Index>() {
		@Override
		protected Index initialValue() {
			return num; // 注意这里，返回的是一个已经定义好的对象num，而不是new Index() --> 返回的不是副本
		}
	};

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		Thread[] threads = new Thread[5];
		for (int i = 0; i < 5; i++) { 
			threads[i] = new Thread(new Runnable() {
				@Override
				public void run() {
					// 取出当前线程的本地变量，并累加5次
					Index index = local.get();
					for (int i = 0; i < 5; i++) {
						index.increase();
					}
					
					// 重新设置累加后的本地变量
					local.set(index);
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + index.num);
				}
			}, "Thread-" + i);
		}
		
		for (Thread thread : threads) {
			thread.start();
		}
	}

	static class Index {
		int num;
		public void increase() {
			num++;
		}
	}
}

Thread-0 : 5
Thread-1 : 10
Thread-3 : 15
Thread-2 : 20
Thread-4 : 25

上面的代码中，我们通过覆盖initialValue函数来给我们的ThreadLocal提供初始值，每个线程都会获取这个初始值的一个副本，而现在我们的初始值是一个定义好的对象，num是这个对象的引用。换句话说我们的初始值是一个引用，线程的引用副本指向的是同一个对象。如下图：

把方法改造一下：创建对象的副本而不是对象应用的副本

// 创建一个Index类型的本地变量 
private static ThreadLocal<Index> local = new ThreadLocal<Index>() {
	@Override
	protected Index initialValue() {
		return new Index(); // 注意这里
	}
};

来看另外一个例子：

public class ThreadLocalTest2 {

	// 创建一个Integer型的线程本地变量
	public static final ThreadLocal<Integer> local = new ThreadLocal<Integer>() {
		@Override
		protected Integer initialValue() {
			return 0;
		}
	};

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		Thread[] threads = new Thread[5];
		for (int i = 0; i < 5; i++) { 
			threads[i] = new Thread(new Runnable() {
				@Override
				public void run() {
					// 获取当前线程的本地变量，然后累加5次
					int num = local.get();
					for (int i = 0; i < 5; i++) {
						num++;
					}
					
					// 重新设置累加后的本地变量
					local.set(num);
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + local.get());
				}
			}, "Thread-" + i);
		}

		for (Thread thread : threads) {
			thread.start();
		}
	}
}

Thread-4 : 5
Thread-1 : 5
Thread-2 : 5
Thread-0 : 5
Thread-3 : 5

二. ThreadLocal的接口方法

ThreadLocal从代码看其实很简单，每个线程调用set方法时，相当于往内部的Map中增加一条记录，key是各自的线程，value是各自线程调用set放进去的值。

public void set(Object value)   设置当前线程的线程局部变量的值；

public Object get()  返回当前线程所对应的线程局部变量；

public void remove()   将当前线程局部变量的值删除，目的是为了减少内存的占用，该方法是JDK 5.0新增的方法。需要指出的是，当线程结束后，对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收，所以显式调用该方法清除线程的局部变量并不是必须的操作，但它可以加快内存回收的速度；

protected Object initialValue()   返回该线程局部变量的初始值，该方法是一个protected的方法，显然是为了让子类覆盖而设计的。这个方法是一个延迟调用方法，在线程第1次调用get()或set(Object)时才执行，并且仅执行1次。ThreadLocal中的默认实现直接返回一个null。 

按照我们自己也可以实现一个简单的ThreadLocal：

public class SimpleThreadLocal {
	private Map map = Collections.synchronizedMap(new HashMap());

	public void set(Object newValue) {
		// 键为线程对象，值为本线程的变量副本
		map.put(Thread.currentThread(), newValue);
	}

	public Object get() {
		Thread currentThread = Thread.currentThread();

		// 返回本线程对应的变量
		Object obj = map.get(currentThread); 

		// 如果在Map中不存在，放到Map中保存起来
		if (obj == null && !map.containsKey(currentThread)) {
			obj = initialValue();
			map.put(currentThread, obj);
		}
		return obj;
	}

	public void remove() {
		map.remove(Thread.currentThread());
	}

	public Object initialValue() {
		return null;
	}
}

深入理解ThreadLocal