Java 200+ 面试题补充 ThreadLocal 模块

红太狼 2023-10-18 15:17 83阅读 0赞

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本文是前文[《Java 最常见的 200+ 面试题》][Java _ 200_]的第一个补充模块。

##### 1.ThreadLocal 是什么？ #####

ThreadLocal 是一个本地线程副本变量工具类。主要用于将私有线程和该线程存放的副本对象做一个映射，各个线程之间的变量互不干扰，在高并发场景下，可以实现无状态的调用，适用于各个线程不共享变量值的操作。

##### 2.ThreadLocal 工作原理是什么？ #####

ThreadLocal 原理：每个线程的内部都维护了一个 ThreadLocalMap，它是一个 Map（key,value）数据格式，key 是一个弱引用，也就是 ThreadLocal 本身，而 value 存的是线程变量的值。

也就是说 ThreadLocal 本身并不存储线程的变量值，它只是一个工具，用来维护线程内部的 Map，帮助存和取变量。

数据结构，如下图所示：

![threadlocal-01.png][]

*（图片来源于网络）*

##### 3.ThreadLocal 如何解决 Hash 冲突？ #####

与 HashMap 不同，ThreadLocalMap 结构非常简单，没有 next 引用，也就是说 ThreadLocalMap 中解决 Hash 冲突的方式并非链表的方式，而是采用线性探测的方式。所谓线性探测，就是根据初始 key 的 hashcode 值确定元素在 table 数组中的位置，如果发现这个位置上已经被其他的 key 值占用，则利用固定的算法寻找一定步长的下个位置，依次判断，直至找到能够存放的位置。

源代码实现如下：

/
     * Increment i modulo len.
     */
    private static int nextIndex(int i, int len) {
        
        return ((i + 1 < len) ? i + 1 : 0);
    }
    
    /
     * Decrement i modulo len.
     */
    private static int prevIndex(int i, int len) {
        
        return ((i - 1 >= 0) ? i - 1 : len - 1);
    }

##### 4.ThreadLocal 的内存泄露是怎么回事？ #####

ThreadLocal 在 ThreadLocalMap 中是以一个弱引用身份被 Entry 中的 Key 引用的，因此如果 ThreadLocal 没有外部强引用来引用它，那么 ThreadLocal 会在下次 JVM 垃圾收集时被回收。这个时候 Entry 中的 key 已经被回收，但是 value 又是一强引用不会被垃圾收集器回收，这样 ThreadLocal 的线程如果一直持续运行，value 就一直得不到回收，这样就会发生内存泄露。

##### 5.为什么 ThreadLocalMap 的 key 是弱引用？ #####

我们知道 ThreadLocalMap 中的 key 是弱引用，而 value 是强引用才会导致内存泄露的问题，至于为什么要这样设计，这样分为两种情况来讨论：

*  key 使用强引用：这样会导致一个问题，引用的 ThreadLocal 的对象被回收了，但是 ThreadLocalMap 还持有 ThreadLocal 的强引用，如果没有手动删除，ThreadLocal 不会被回收，则会导致内存泄漏。
 *  key 使用弱引用：这样的话，引用的 ThreadLocal 的对象被回收了，由于 ThreadLocalMap 持有 ThreadLocal 的弱引用，即使没有手动删除，ThreadLocal 也会被回收。value 在下一次 ThreadLocalMap 调用 set、get、remove 的时候会被清除。

比较以上两种情况，我们可以发现：由于 ThreadLocalMap 的生命周期跟 Thread 一样长，如果都没有手动删除对应 key，都会导致内存泄漏，但是使用弱引用可以多一层保障，弱引用 ThreadLocal 不会内存泄漏，对应的 value 在下一次 ThreadLocalMap 调用 set、get、remove 的时候被清除，算是最优的解决方案。

##### 6.ThreadLocal 的应用场景有哪些？ #####

ThreadLocal 适用于独立变量副本的情况，比如 Hibernate 的 session 获取场景。

示例代码：

private static final ThreadLocal<Session> threadLocal = new ThreadLocal<Session>();
    
    public static Session getCurrentSession(){
        
        Session session =  threadLocal.get();
        try {
        
            if(session ==null&&!session.isOpen()){
        
                //...
            }
            threadLocal.set(session);
        } catch (Exception e) {
        
            // TODO: handle exception
        }
        return session;
    }

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查看所有面试题：[《Java 最常见 200+ 面试题》][Java _ 200_]

##### 参考资料 #####

[https://www.jianshu.com/p/a1cd61fa22da][https_www.jianshu.com_p_a1cd61fa22da]

[https://www.jianshu.com/p/98b68c97df9b][https_www.jianshu.com_p_98b68c97df9b]

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[Java _ 200_]: https://juejin.im/post/5c788d986fb9a049f154e479
[threadlocal-01.png]: http://icdn.apigo.cn/blog/threadlocal-01.png
[https_www.jianshu.com_p_a1cd61fa22da]: https://www.jianshu.com/p/a1cd61fa22da
[https_www.jianshu.com_p_98b68c97df9b]: https://www.jianshu.com/p/98b68c97df9b
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