java面试一日一题：讲下ThreadLocal

问题：请讲下ThreadLocal

分析：首先要了解ThreadLocal的基本原理；其次要理解ThreadLocal发生内存泄漏的原因；最后ThreadLocal是如何做到线程隔离的

回答要点：

主要从以下几点去考虑，

1、ThreadLocal的基本原理

2、ThreadLocal为什么会发生内存泄漏？

3、ThreadLocal如何做到线程隔离？

ThreadLocal相当于操作线程中局部变量的一个工具类，其过程是通过操作每个线程内部的ThreadLocalMap来实现的，也就是说在每个线程内部都有一个ThreadLocalMap，该map在存储的时候使用的key为ThreadLocal，value为设置的value，其底层是一个Entry数组。由于每个线程都有一个ThreadLocalMap，在线程A中使用ThreadLocal放入一个value，那么在线程B中使用ThreadLocal获取的时候，一定是获取不到的，因为每个线程有自己独立的ThreadLocalMap，使用ThreadLocal设置的值最终是存储在线程的ThreadLocalMap中的。

既然是一个Map的结构，就会发生冲突，在HashMap中解决hash冲突使用的是链地址法，在ThreadLocalMap中使用的是线性探测法。

重点看下ThreadLocal的几个重点方法，

get()方法

public T get() {
        //获得当前线程
        Thread t = Thread.currentThread();
        //从当前线程中获得其ThreadLocal.ThreadLocalMap变量
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
        //这里的this只得是调用该get()方法的对象，也就是一个ThreadLocal的实例，
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }

上面的方法做了注释，在使用ThreadLocal的get方法时首先是获得当前调用线程的一个ThreadLocalMap，然后从该Map中获得value。

set()方法

public void set(T value) {
        //获得当前线程
        Thread t = Thread.currentThread();
        //获得当前线程中的ThreadLocal.ThreadLocalMap对象
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            //使用this(也就是ThreadLocal作为key)放入ThreadLocalMap中
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);//新建一个ThreadLocalMap并放入值
    }

从上面可以看到set方法也是要获得当前线程的ThreadLocalMap对象，然后往该对象中放value，下面看下createMap方法

void createMap(Thread t, T firstValue) {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
    }

可以看到就是给Thread的threadLocals变量赋值，赋值一个ThreadLocalMap，那么threadLocals肯定是一个ThreadLocal.ThreadLocalMap，看下该变量

通过上面的分析，已经很清晰了ThreadLocal操作的都是当前线程中的变量，和其他线程是没有关系的，所以本身就不存在线程安全的问题；

网上经常看到说ThreadLocal有内存泄漏的风险，那么内存泄漏是如何产生的？

上图，画了下get的一个过程，正常情况下是ThreadLocal.get()-->thread->threadLocalMap-Entry[]-entry(key,value)这样一个查找路径，由于Entry中的key是一个weakReference对象，也就是弱引用，在一次gc的过程中会被回收，那么这时Entry中的key就是null了，再通过上面的线路是找不到的，那么这样一个Entry对象中的value就无法再找到了，但由于value又是强引用，不会被回收，该entry对象就造成了内存泄漏，所以正确的使用方法是在使用完之后调用remove()方法。

最后有个问题，请广大网友解惑，在ThreadLocal中存储的是引用类型的情况下，是如何做到线程隔离的，望解惑，感谢！

其实如果在ThreadLocal中存储得是引用类型，也就是可变对象，那么在一个线程中对value进行改变，在其他线程中渠道的值肯定是改变后的。所以在使用中基本类型是可以随便用的，当使用到了引用类型要注意；

总结：

1、ThreadLocal不是为每个线程创建副本变量，而是由于每个线程中的threadLocals是线程独有的，其他线程无法访问；

2、谨慎的使用引用类型，因为在一个线程中对其值的改变会影响其他线程中值得变化；

3、在使用完，记得remove，防止内存泄漏得风险；