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：
- 在多线程场景下，每个线程需要独立管理变量的场景。
- 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：
-
数据实际上是存在ThreadLocalMap中的，ThreadLocalMap归Thread所持有。见源代码。
-
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。
-
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：
- 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。
- 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。
- 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。
本篇完结！欢迎 关注、加V(yclxiao)交流、全网可搜(程序员半支烟)
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