前言

在面試環(huán)節(jié)中，考察"ThreadLocal"也是面試官的家常便飯，所以對(duì)它理解透徹，是非常有必要的.
有些面試官會(huì)開(kāi)門(mén)見(jiàn)山的提問(wèn)：

• “知道ThreadLocal嗎？”
• “講講你對(duì)ThreadLocal的理解”

當(dāng)然了，也有面試官會(huì)慢慢引導(dǎo)到這個(gè)話題上，比如提問(wèn)“在多線程環(huán)境下，如何防止自己的變量被其它線程篡改”，將主動(dòng)權(quán)交給你自己，剩下的靠自己發(fā)揮。

那么ThreadLocal可以做什么，在了解它的應(yīng)用場(chǎng)景之前，我們先看看它的實(shí)現(xiàn)原理，只有知道了實(shí)現(xiàn)原理，才好判斷它是否符合自己的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

ThreadLocal是什么

首先，它是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，有點(diǎn)像HashMap，可以保存"key : value"鍵值對(duì)，但是一個(gè)ThreadLocal只能保存一個(gè)，并且各個(gè)線程的數(shù)據(jù)互不干擾。

ThreadLocal<String> localName = new ThreadLocal();
localName.set("占小狼");
String name = localName.get();

在線程1中初始化了一個(gè)ThreadLocal對(duì)象localName，并通過(guò)set方法，保存了一個(gè)值占小狼，同時(shí)在線程1中通過(guò)localName.get()可以拿到之前設(shè)置的值，但是如果在線程2中，拿到的將是一個(gè)null。

這是為什么，如何實(shí)現(xiàn)？不過(guò)之前也說(shuō)了，ThreadLocal保證了各個(gè)線程的數(shù)據(jù)互不干擾。

看看set(T value)和get()方法的源碼

 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 T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    return setInitialValue();
}

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

可以發(fā)現(xiàn)，每個(gè)線程中都有一個(gè)ThreadLocalMap數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)執(zhí)行set方法時(shí)，其值是保存在當(dāng)前線程的threadLocals變量中，當(dāng)執(zhí)行set方法中，是從當(dāng)前線程的threadLocals變量獲取。

所以在線程1中set的值，對(duì)線程2來(lái)說(shuō)是摸不到的，而且在線程2中重新set的話，也不會(huì)影響到線程1中的值，保證了線程之間不會(huì)相互干擾。

那每個(gè)線程中的ThreadLoalMap究竟是什么？

ThreadLoalMap

本文分析的是1.7的源碼。

從名字上看，可以猜到它也是一個(gè)類(lèi)似HashMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但是在ThreadLocal中，并沒(méi)實(shí)現(xiàn)Map接口。

在ThreadLoalMap中，也是初始化一個(gè)大小16的Entry數(shù)組，Entry對(duì)象用來(lái)保存每一個(gè)key-value鍵值對(duì)，只不過(guò)這里的key永遠(yuǎn)都是ThreadLocal對(duì)象，是不是很神奇，通過(guò)ThreadLocal對(duì)象的set方法，結(jié)果把ThreadLocal對(duì)象自己當(dāng)做key，放進(jìn)了ThreadLoalMap中。

這里需要注意的是，ThreadLoalMap的Entry是繼承WeakReference，和HashMap很大的區(qū)別是，Entry中沒(méi)有next字段，所以就不存在鏈表的情況了。

hash沖突

沒(méi)有鏈表結(jié)構(gòu)，那發(fā)生hash沖突了怎么辦？

先看看ThreadLoalMap中插入一個(gè)key-value的實(shí)現(xiàn)

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();
}

每個(gè)ThreadLocal對(duì)象都有一個(gè)hash值threadLocalHashCode，每初始化一個(gè)ThreadLocal對(duì)象，hash值就增加一個(gè)固定的大小0x61c88647。

在插入過(guò)程中，根據(jù)ThreadLocal對(duì)象的hash值，定位到table中的位置i，過(guò)程如下：

1、如果當(dāng)前位置是空的，那么正好，就初始化一個(gè)Entry對(duì)象放在位置i上；

2、不巧，位置i已經(jīng)有Entry對(duì)象了，如果這個(gè)Entry對(duì)象的key正好是即將設(shè)置的key，那么重新設(shè)置Entry中的value；

3、很不巧，位置i的Entry對(duì)象，和即將設(shè)置的key沒(méi)關(guān)系，那么只能找下一個(gè)空位置；

這樣的話，在get的時(shí)候，也會(huì)根據(jù)ThreadLocal對(duì)象的hash值，定位到table中的位置，然后判斷該位置Entry對(duì)象中的key是否和get的key一致，如果不一致，就判斷下一個(gè)位置

可以發(fā)現(xiàn)，set和get如果沖突嚴(yán)重的話，效率很低，因?yàn)門(mén)hreadLoalMap是Thread的一個(gè)屬性，所以即使在自己的代碼中控制了設(shè)置的元素個(gè)數(shù)，但還是不能控制其它代碼的行為。

內(nèi)存泄露

ThreadLocal可能導(dǎo)致內(nèi)存泄漏，為什么？

先看看Entry的實(shí)現(xiàn)：

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

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

通過(guò)之前的分析已經(jīng)知道，當(dāng)使用ThreadLocal保存一個(gè)value時(shí)，會(huì)在ThreadLocalMap中的數(shù)組插入一個(gè)Entry對(duì)象，按理說(shuō)key-value都應(yīng)該以強(qiáng)引用保存在Entry對(duì)象中，但在ThreadLocalMap的實(shí)現(xiàn)中，key被保存到了WeakReference對(duì)象中。

這就導(dǎo)致了一個(gè)問(wèn)題，ThreadLocal在沒(méi)有外部強(qiáng)引用時(shí)，發(fā)生GC時(shí)會(huì)被回收，如果創(chuàng)建ThreadLocal的線程一直持續(xù)運(yùn)行，那么這個(gè)Entry對(duì)象中的value就有可能一直得不到回收，發(fā)生內(nèi)存泄露。

如何避免內(nèi)存泄露

既然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有內(nèi)存泄露的隱患，自然有應(yīng)對(duì)的策略，在調(diào)用ThreadLocal的get()、set()可能會(huì)清除ThreadLocalMap中key為null的Entry對(duì)象，這樣對(duì)應(yīng)的value就沒(méi)有GC Roots可達(dá)了，下次GC的時(shí)候就可以被回收，當(dāng)然如果調(diào)用remove方法，肯定會(huì)刪除對(duì)應(yīng)的Entry對(duì)象。

如果使用ThreadLocal的set方法之后，沒(méi)有顯示的調(diào)用remove方法，就有可能發(fā)生內(nèi)存泄露，所以養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣十分重要，使用完ThreadLocal之后，記得調(diào)用remove方法。

ThreadLocal<String> localName = new ThreadLocal();
try {
    localName.set("占小狼");
    // 其它業(yè)務(wù)邏輯
} finally {
    localName.remove();
}

總結(jié)

到此這篇關(guān)于Java面試必問(wèn)之ThreadLocal終極篇的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java面試ThreadLocal內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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