Offer快到碗里来—ThreadLocal面试知识点一文搞定
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写在之前
Hello，大家好，第一次周末发文，今天继续给大家带来《Offer到碗里来》系列的第五篇——一个问题，引发的ThreadLocal一系列思考。
为啥突然想以ThreadLocal为主题写一篇文章呢？最近组里来了很多新同学，对于项目中ThreadLocal的部分用应用不太理解，问的人多了，因此利用平时时间对于ThreadLocal面试题，核心源码梳理，一则便于自己理解，二来分享给大家用于共同交流。
关于ThreadLocal的原理了解的人相对较少，并且由于使用场景有限，因此对于如何使用很多人可能也知之甚少。因此ThreadLocal同样会分为两个专题，面试、源码两个角度分析。
按照惯例，我们先来看看面试中会如何考察ThreadLocal呢？
ThreadLocal常见面试问题
- ThreadLocal是什么？ "为什么用
ThreadLocal?",ThreadLocal能解决什么问题？ThreadLocal的原理【字节跳动】ThreadLocal何时会被初始化【美团】ThreadLocal底层结构 【美团】threadlocal底层原理，怎么处理hash冲突的【百度】ThreadLocal如何使用，ThreadLocal会产生内存泄露的原因【腾讯】- threadlocal的实现，原理，业务用来做什么？
- 那
ThreadLocal需要加锁吗？- 平时工作用
ThreadLocal的场景
………
可以看到ThreadLocal可以被问到的问题众多，但是仔细发现大类主要有，ThreadLocal是什么，有什么作用，底层原理、底层的数据结构、初始化的流程、内存泄露原因….
面试场景模拟
叮铃叮铃….一个熟悉的电话响起，对面传来饱经沧桑的声音，一听就是刚熬夜解bug的大哥。
面试官：大黄同学是吧，先做个自我介绍吧
大黄：面试官您好，我叫大黄……
面试官：平时工作中，有用过ThreadLocal吗？能简单说说ThreadLocal有啥作用吗？
大黄：之前对这块有一些了解，ThreadLocal用于提供线程局部变量。这些变量与正常的变量不同，解决了基于线程维度的变量定义，每个线程访问一个独立初始化的变量副本(通过它的get()、set()或者remove())。
大黄小提醒
ThreadLocal创建的目的不是为了解决多线程问题，因为各个变量都在自己的线程中，不存在变量共享、也就不存在竞争了，所以本身也就是线程安全的。
面试官：平时有没有了解过ThreadLocal底层是如何实现的？
大黄： Jdk底层内部类定义hash map的ThreadLocalMap，用于用于存储线程本地变量。ThreadLocalMap本身就是一个hash Map，其中的key为线程的Id、value为Entry对象值，其底层的数据结构同样是个数组，初始的大小为16。而ThreadLocalMap的value是内部定义的静态内部类Entry，Entry继承于WeakReference
大黄小提醒
Entry为什么要继承于WeakReference呢？
- 为了帮助处理大量的及长时间存活的引用对象，其内部的类
Entry继承于WeakReference，主要是便于垃圾回收。
WeakReference作用是：利用弱引用时，过期的对象只有在内存空间不足的时候，垃圾回收器就会回收该对象。
面试官：初始大小为16，那什么时候会扩容，如何扩容呢？
大黄： 当前容量达到总容量的2/3时会开始扩容，比如初始大小为16，当数组中元素个数到达12个的时候开始扩容。扩容的流程大致可以概括为：把原数组扩容2倍，并把老数组中的数据重新哈希散列进新数组中，如果发生hash冲突，则往后继续寻找空位置元素。
如果面试官继续问扩容思路，可以参考下图，结合源码一起理解。
面试官：如果遇到了hash冲突，threadLocal如何解决的呢？
大黄： ThreadLocalMap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
大黄小课堂
线性探测：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有其他key值的元素被占用，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。
注意哦，这里解决哈希冲突的方式与hashMap处理思路不一样。
面试官：那你了解threadLocal的初始化流程吗，何时会被初始化呢？
大黄： 当用户第一次调用get()方法的时候会初始化值。
这里可以看一下源码的解释。
设置当前线程thread-local变量的初始值。
在调用get()方法时，如果使用者重写了initialValue()方法，则用重写的逻辑初始化，否则会自动调用set()方法，进行值的初始化，
正常情况下，该方法最多会被调用一次，但是如果在get()之后调用了remove()方法移除元素，则该方法可能被调用第二次。
方法默认返回null，如果使用者想要返回的非空值，则需要继承{@code ThreadLocal}，子类去重写该方法。
// 使用者需要自己实现初始化方法
protected T initialValue() {
return null;
}
面试官： ThreadLocal有什么缺点吗？
记住，这里面试官大概是想问
ThreadLocal的内存泄露问题
大黄： 使用ThreadLocal会发生内存泄露问题。threadlocal底层依赖的threadlocalMap中的key使用的是ThreadLocal-Entry弱引用，在没有其他地方对ThreadlocalMap-Entry依赖，key就会被回收掉，但是对应的value不会被回收掉，key为null，但是value不为null，这样没有任何的对象在使用value，Gc不会回收该对象，这就造成了内存泄露。
面试官： 那有什么办法可以避免内存泄露问题吗
大黄： 底层实现中已经考虑了这种情况，在调用 set()、get()、remove() 方法的时候，会清理掉 key 为 null 的记录。因此使⽤完ThreadLocal⽅法后，最好⼿动调⽤ remove() ⽅法。
内存泄露，只有在出现了 key 为 null 的记录后，没有手动调用 remove() 方法，并且之后也不再调用 get()、set()、remove() 方法的情况下。
面试官： 看你对这个还挺了解，工作中哪儿有用到吗？
大黄： 我们项目中的用户登录信息校验就是通过ThreadLocal实现的，在ThreadLocal的初始化方法中，去第三方服务方平台校验用户登录信息，并且将解析到的用户登录信息放到ThreadLocal包裹的用户信息中，这样即可以避免频繁调用第三方用户获取用户信息、又可以避免线程。
面试官： 嗯嗯，那我们继续看看……
面试未完待续……..
当然，如果每个问题都可以回答如此，Offer自然到碗里来。
总结
本意是想着更可能回答的十全十美，无奈知识有限，难免会有纰漏，如果你发现了错误的地方，可以加我的微信交流。（微信公众号没有留言。微信号：X1032838190）
后续应该还会继续补充一篇关于《深入理解ThreadLocal源码》，给大家一起分享ThreadLocal的源码。
番外
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我是大黄，一个只会写HelloWorld的程序员，咱们下期见。
