反问面试官 3 个 ThreadLocal 的问题

ThreadLocal，一个 Java 人面试绕不开的话题，我也很奇怪为什么那些面试官很喜欢问这个，也不知道他们自己有没有搞清楚。

接下来，我想先说说 ThreadLocal 的用法和使用场景，然后反问面试官 3 个关于 ThreadLocal 的话题。

使用方法和场景

一句话总结：ThreadLocal是给每个线程准备一份“独立的小空间”，它让每个线程都拥有自己独立的变量副本。在多个线程并发访问时，不用担心变量之间的冲突问题，避免了多线程之间的数据共享风险。

使用场景

ThreadLocal的使用场景主要在多线程环境中，能够为每个线程提供独立的变量副本。比如：

• 用户上下文信息：比如，在 Web 应用中，每个请求可能由不同的线程处理，在处理用户请求时为每个线程维护独立的用户信息。

• 数据库连接管理：比如，在多线程环境下，每个线程需要有自己独立的数据库连接。

• 事务管理：比如，在处理事务时，每个线程可能需要有自己的事务上下文，确保线程安全的事务操作。

• 数据传递：比如，同一个线程，在不同的方法之间传递数据，但又不想使用方法参数去传递，就可以使用 ThreadLocal。像我们常用的日志跟踪场景，跟踪的 ID 会存在 ThreadLocal 中贯穿整个链条。

总之有 2 个场景：

1. 在多线程场景下，每个线程需要独立管理变量的场景。

2. 某个线程想在整条链路上共享独立变量的场景。

使用方法

使用时，记住 3 条核心原则：

• 每个线程都有一份独立的数据。

• 线程内部使用的是 ThreadLocalMap 来保存数据，Key 就是 ThreadLocal 对象。

• 使用完毕后，记得调用 remove 方法，防止内存溢出。

代码示例

独立保存变量的示例：

public class ThreadLocal4Independent {
    private static ThreadLocal<Integer> threadLocalVar = new ThreadLocal<>();
    public static void main(String[] args) {        Runnable task = () -> {            int num = (int) (Math.random() * 100);            threadLocalVar.set(num);            System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + "的值:" + threadLocalVar.get());            threadLocalVar.remove();        };
        new Thread(task, "1").start();        new Thread(task, "2").start();    }
}

传递参数的示例：

public class ThreadLocal4DataPass {    // 使用ThreadLocal来存储需要在多个方法间传递的数据    private static final ThreadLocal<String> threadLocalData = new ThreadLocal<>();
    public static void main(String[] args) {        // 在主线程中设置数据        threadLocalData.set("ThreadLocal");
        // 在主线程中调用不同的方法        method1();        method2();                // 清除ThreadLocal变量，防止内存泄露        threadLocalData.remove();    }
    private static void method1() {        // 在method1中获取数据并打印        String data = threadLocalData.get();        System.out.println("方法1拿到的数据是：" + data);    }
    private static void method2() {        // 在method2中获取数据并打印        String data = threadLocalData.get();        System.out.println("方法2拿到的数据是：" + data);    }}

聊完使用场景和方法，接下来问面试官几个问题。

问题 1：请画出 ThreadLocal 和 Thread 的关系图

ThreadLocal 和 Thread 的关系图如下。

这里要牢记 3 点：

1、数据实际上是存在 ThreadLocalMap 中的，ThreadLocalMap 归 Thread 所持有。见源代码。

2、ThreadLocalMap 内部使用的是 K-V 结构，Key 是我们定义的 ThreadLocal 对象。见源代码。

3、ThreadLocalMap 对 ThreadLocal 是弱引用关系。见源代码。

问题 2：为什么 ThreadLocalMap 里的 Key 是弱引用

那为什么 ThreadLocalMap 里的 Key 是使用 ThreadLocal 呢？为什么又是弱引用呢？

这就不得不说 JDK 的设计者的思想非常精妙了，有 3 点妙处：

1. 一个线程要是存了多种数据，总得有个规则去找他们，那就根据定义的 ThreadLocal 对象去找吧。

2. 对于开发者来说，他只需要使用 ThreadLocal 去保存数据即可，无需关系底层结构。也就是说对外暴露简单的使用方式即可，对于不需要调用方知道的细节全部隐藏。

3. 一般情况下 Thread 的生命周期会很长，比如 Web 容器启动后，就会启动大量的线程丢到线程池中复用。所以 ThreadLocalMap 的生命周期也会很长。但是，ThreadLocal 对象存在的周期不一定长，如果，ThreadLocalMap 的 Key 对 ThreadLocal 是强引用的话，那么 ThreadLocal 对象就会一直存在于内存中得不到释放，最终会导致内存溢出，所以采用了弱引用。

问题 3：为什么 ThreadLocal 使用不当会造成内存溢出

从上图的关系图可以看出，Value 的生命周期是跟着 Thread 的生命周期来的，如果一直不处理的话，也会出现内存溢出的情况。

为了避免内存溢出的情况，我们在使用完 ThreadLocal 后，要即使调用 remove 方法，以便 JVM 回收 Value。

总结

ThreadLocal 是并发编程中的强大工具，能够为每个线程提供独立的变量副本，避免线程安全问题。并且这个ThreadLocal存入的值能够贯穿整个流程。使用时要注意上文的几点，防止造成内存溢出。

文章转载自：程序员半支烟

原文链接：https://www.cnblogs.com/mangod/p/18426330

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