Android 詳解ThreadLocal及InheritableThreadLocal
概要：
因為在android中經常用到handler來處理異步任務，通常用于接收消息，來操作UIThread，其中提到涉及到的looper對象就是保存在Threadlocal中的，因此研究下Threadlocal的源碼。
分析都是基于android sdk 23 源碼進行的，ThreadLocal在android和jdk中的實現可能并不一致。
在最初使用Threadlocal的時候，很容易會產生的誤解就是threadlocal就是一個線程。
首先來看下Threadlocal的簡單例子：
一個簡單的Person類：
public class Person { public String name; public int age; public Person(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; }}一個簡單的activity：
public class MainActivity extends Activity { //ThreadLocal初始化 private ThreadLocal<Person> mThreadLocal = new ThreadLocal<Person>(); private Person mPerson = new Person("王大俠", 100); @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); //將mPerson對象設置進去 mThreadLocal.set(mPerson); Log.d("主線程", " 名字:" + mThreadLocal.get().name + " 年齡：" + mThreadLocal.get().age); } }運行看看是否能得到mperson對象：
04-19 13:14:31.053 2801-2801/com.example.franky.myapplication d/主線程: 名字:王大俠 年齡：100
果然得到了！說明當前線程確實已經存儲了mPerson對象的引用。
那么我們開啟個子線程看看適合還能獲取到mPerson對象呢：
public class MainActivity extends Activity {//ThreadLocal初始化private ThreadLocal<Person> mThreadLocal = new ThreadLocal<Person>();private Person mPerson = new Person("王大俠", 100);@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); //將mPerson對象設置進去 mThreadLocal.set(mPerson); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { Log.d("子線程", " 名字:" + mThreadLocal.get().name + " 年齡：" + mThreadLocal.get().age); } }).start();}}運行看看結果：
`java.lang.NullPointerException: Attempt to read from field 'java.lang.String com.example.franky.myapplication.Person.name' on a null object reference`
哈哈，報錯信息很明顯，空指針異常，這清楚的表明子線程是獲取不到mperson對象的，但可能到這里一些朋友可能有些暈了，明明我通過set()方法將mperson設置給threadlocal對象了啊，為啥在這里get()不到呢？
這里我們開始追蹤threadlocal的源碼看看有沒有線索來解釋這個疑問。
首先我們可以看看threadlocal的構造方法：
/** * Creates a new thread-local variable. */public ThreadLocal() {}構造方法平淡無奇，那么我們瞅瞅threadlocal的類說明吧，看看有沒有發現：
implements a thread-local storage, that is, a variable for which each thread * has its own value. all threads share the same {@code threadlocal} object, * but each sees a different value when accessing it, and changes made by one * thread do not affect the other threads. the implementation supports * {@code null} values.個人英文其實不是很好，大致的意思是每個線程都能在自己的線程保持一個對象，如果在一個線程改變對象的屬性不會影響其他線程。但我們不要誤讀，如果某個對象是共享變量，那么在某個線程中改變它時，其他線程訪問的時候其實該對象也被改變了，所以并不是說ThreadLocal是線程安全的，我們只要理解ThreadLocal是能在當前線程保存一個對象的，這樣我們不用到處傳遞這個對象。
那ThreadLocal是線程嗎？其實看看threadlocal有沒有繼承thread類就知道了：
public class ThreadLocal<T> {}答案是沒有~~，這說明threadlocal并不是線程。
明白了這點，那我們繼續往下看看ThreadLocal是如何將對象保存起來的，瞅瞅set()方法：
public void set(T value) { Thread currentThread = Thread.currentThread(); Values values = values(currentThread); if (values == null) { values = initializeValues(currentThread); } values.put(this, value);}首先通過Thread currentthread = thread.currentthread();獲取到當前線程
然后currentthread作為方法參數傳遞給了vlaues方法：
Values values(Thread current) { return current.localValues;}這里我們看到return的是thread類的一個成員變量，我們瞅瞅Thread類中的這個變量：
ThreadLocal.Values localValues;
這里我們看到localvalues成員變量的類型就是ThreadLocal.Values
這個類其實是ThreadLocal的內部類。
然后這里判斷得到的values對象是不是null，也就是說Thread類中的成員變量localvalues是不是null，由于我們是初次設置，所以這個對象肯定是null，那繼續走
values initializevalues(thread current) { return current.localvalues = new values();}很明顯直接給localvalues變量new了一個value對象。那我們看看values對象里有啥：
首先看看構造：
Values() { initializeTable(INITIAL_SIZE); this.size = 0; this.tombstones = 0; }看起來是初始化了一些成員變量的值,INITIAL_SIZE的值為16，
看看initializeTable(INITIAL_SIZE)這個方法是做啥的：
private void initializeTable(int capacity) { this.table = new Object[capacity * 2]; this.mask = table.length - 1; this.clean = 0; this.maximumLoad = capacity * 2 / 3; // 2/3 }初始化了長度為32的table數組，mask為31，clean為0，maximumLoad為10。
又是一堆成員變量，那只好看看變量的說明是做啥的：
這個table很簡單就是個object[]類型，意味著可以存放任何對象，變量說明：
/** * Map entries. Contains alternating keys (ThreadLocal) and values. * The length is always a power of 2. */ private Object[] table;
??！原來這里就是存放保存的對象的。
其他的變量再看看：
/** Used to turn hashes into indices. */ private int mask; /** Number of live entries. */ private int size; /** Number of tombstones. */ private int tombstones; /** Maximum number of live entries and tombstones. */ private int maximumLoad; /** Points to the next cell to clean up. */ private int clean;
這樣看來mask是用來計算數組下標的，size其實是存活的保存的對象數量，tombstones是過時的對象數量，maximumLoad是最大的保存數量，clean是指向的下一個要清理的位置。大概明白了這些我們再繼續看：
values.put(this, value);
繼續追蹤：
/** * Sets entry for given ThreadLocal to given value, creating an * entry if necessary. */ void put(ThreadLocal<?> key, Object value) { cleanUp(); // Keep track of first tombstone. That's where we want to go back // and add an entry if necessary. int firstTombstone = -1; for (int index = key.hash & mask;; index = next(index)) { Object k = table[index]; if (k == key.reference) { // Replace existing entry. table[index + 1] = value; return; } if (k == null) { if (firstTombstone == -1) { // Fill in null slot. table[index] = key.reference; table[index + 1] = value; size++; return; } // Go back and replace first tombstone. table[firstTombstone] = key.reference; table[firstTombstone + 1] = value; tombstones--; size++; return; } // Remember first tombstone. if (firstTombstone == -1 && k == TOMBSTONE) { firstTombstone = index; } } }該方法直接將this對象和要保存的對象傳遞了進來，
第一行的cleanUp()其實是用來對table執行清理的，比如清理一些過時的對象，檢查是否對象的數量是否超過設置值，或者擴容等，這里不再細說，有興趣大家可以研究下。
然后利用key.hash&mask計算下標，這里key.hash的初始化值：
private static AtomicInteger hashCounter = new AtomicInteger(0);private final int hash = hashCounter.getAndAdd(0x61c88647 * 2);
然后注釋說為了確保計算的下標指向的是key值而不是value，當然為啥用上述數值進行計算就能保證獲取的key值，貌似是和這個0x61c88647數值有關，再深入的大家可以留言。
然后最重要的就是
if (firstTombstone == -1) { // Fill in null slot. table[index] = key.reference; table[index + 1] = value; size++; return; }這里將自身的引用，而且是弱引用，放在了table[index]上，將value放在它的下一個位置，保證key和value是排列在一起的，這樣其實我們知道了key其實是threadlocal的引用，值是value，它們一同被放置在table數組內。
所以現在的情況是這樣，Thread類中的成員變量localValues是ThreadLocal.Values類型,所以說白了就是當前線程持有了ThreadLocal.Values這樣的數據結構，我們設置的value全部都存儲在里面了，當然如果我們在一個線程中new了很多ThreadLocal對象，其實指向都是Thread類中的成員變量localValues，而且如果new了很多ThreadLocal對象，其實都是放在table中的不同位置的。
那接下來看看get()方法：
public T get() { // Optimized for the fast path. Thread currentThread = Thread.currentThread(); Values values = values(currentThread); if (values != null) { Object[] table = values.table; int index = hash & values.mask; if (this.reference == table[index]) { return (T) table[index + 1]; } } else { values = initializeValues(currentThread); } return (T) values.getAfterMiss(this);}代碼比較簡單了，首先還是獲取當前線程，然后獲取當前線程的Values對象，也就是Thread類中的成員變量localValues，然后拿到Values對象的table數組，計算下標，獲取保存的對象，當然如果沒有獲取到return (T) values.getAfterMiss(this)，就是返回null了，其實看方法Object getAfterMiss(ThreadLocal<?> key)中的這個代碼：
Object value = key.initialValue(); protected T initialValue() { return null;}就很清楚了，當然我們可以復寫這個方法來實現自定義返回，大家有興趣可以試試。
到此我們再回過頭來看看開始的疑問，為啥mThreadLocal在子線程獲取不到mPerson對象呢？原因就在于子線程獲取自身線程中的localValues變量中并未保存mPerson，真正保存的是主線程，所以我們是獲取不到的。
看完了ThreadLocal我們再看看它的一個子類InheritableThreadLocal，該類和ThreadLocal最大的不同就是它可以在子線程獲取到保存的對象，而ThreadLocal只能在同一個線程，我們看看簡單的例子：
public class MainActivity extends Activity {private InheritableThreadLocal<Person> mInheritableThreadLocal = new InheritableThreadLocal<Person>();private Person mPerson = new Person("王大俠", 100);@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); //將mPerson設置到當前線程 mInheritableThreadLocal.set(mPerson); Log.d("主線程"+Thread.currentThread().getName(), " 名字:" + mInheritableThreadLocal.get().name + " 年齡：" + mInheritableThreadLocal.get().age); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { Log.d("子線程"+Thread.currentThread().getName(), " 名字:" + mInheritableThreadLocal.get().name + " 年齡：" + mInheritableThreadLocal.get().age); } }).start();}}運行看看輸出：
04-21 13:09:11.046 19457-19457/com.example.franky.myapplication D/主線程main: 名字:王大俠 年齡：10004-21 13:09:11.083 19457-21729/com.example.franky.myapplication D/子線程Thread-184: 名字:王大俠 年齡：100
很明顯在子線程也獲取到了mPerson對象，那它是如何實現的呢？
看下源碼：
public class InheritableThreadLocal<T> extends ThreadLocal<T> {/** * Creates a new inheritable thread-local variable. */public InheritableThreadLocal() {}/** * Computes the initial value of this thread-local variable for the child * thread given the parent thread's value. Called from the parent thread when * creating a child thread. The default implementation returns the parent * thread's value. * * @param parentValue the value of the variable in the parent thread. * @return the initial value of the variable for the child thread. */protected T childValue(T parentValue) { return parentValue;}@OverrideValues values(Thread current) { return current.inheritableValues;}@OverrideValues initializeValues(Thread current) { return current.inheritableValues = new Values();}}很明顯InheritableThreadLocal重寫了兩個方法：
Values values（Thread current）方法返回了Thread類中的成員變量inheritableValues。
Values initializeValues(Thread current)也是new的對象也是指向inheritableValues。
而ThreadLocal中都是指向的localValues這個變量。
也就是說當我們調用set(T value)方法時，根據前面的分析，其實初始化的是這個inheritableValues，那么既然子線程能夠獲取到保存的對象，那我們看看這個變量在Thread類中哪里有調用，搜索下就看到：
private void create(ThreadGroup group, Runnable runnable, String threadName, long stackSize) { ... // Transfer over InheritableThreadLocals. if (currentThread.inheritableValues != null) { inheritableValues = new ThreadLocal.Values(currentThread.inheritableValues); } // add ourselves to our ThreadGroup of choice this.group.addThread(this);}在Thread類中的create方法中可以看到，該方法在Thread構造方法中被調用，如果currentThread.inheritableValues不為空,就會將它傳遞給Values的有參構造:
/** * Used for InheritableThreadLocals. */ Values(Values fromParent) { this.table = fromParent.table.clone(); this.mask = fromParent.mask; this.size = fromParent.size; this.tombstones = fromParent.tombstones; this.maximumLoad = fromParent.maximumLoad; this.clean = fromParent.clean; inheritValues(fromParent); }這里可以看到將inheritableValues的值完全復制過來了，所以我們在子線程一樣可以獲取到保存的變量，我們的分析就到此為止吧。
自己總結的肯定有很多紕漏，還請大家多多指正。
感謝閱讀，希望能幫助到大家，謝謝大家對本站的支持！
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