Java 200+ 面試題補充 ThreadLocal 模塊

1.ThreadLocal 是什麼？

ThreadLocal 是一個本地線程副本變量工具類。主要用於將私有線程和該線程存放的副本對象作一個映射，各個線程之間的變量互不干擾，在高併發場景下，能夠實現無狀態的調用，適用於各個線程不共享變量值的操做。

2.ThreadLocal 工做原理是什麼？

ThreadLocal 原理：每一個線程的內部都維護了一個 ThreadLocalMap，它是一個 Map（key,value）數據格式，key 是一個弱引用，也就是 ThreadLocal 自己，而 value 存的是線程變量的值。

也就是說 ThreadLocal 自己並不存儲線程的變量值，它只是一個工具，用來維護線程內部的 Map，幫助存和取變量。

數據結構，以下圖所示：

（圖片來源於網絡）

3.ThreadLocal 如何解決 Hash 衝突？

與 HashMap 不一樣，ThreadLocalMap 結構很是簡單，沒有 next 引用，也就是說 ThreadLocalMap 中解決 Hash 衝突的方式並不是鏈表的方式，而是採用線性探測的方式。所謂線性探測，就是根據初始 key 的 hashcode 值肯定元素在 table 數組中的位置，若是發現這個位置上已經被其餘的 key 值佔用，則利用固定的算法尋找必定步長的下個位置，依次判斷，直至找到可以存放的位置。

源代碼實現以下：

1. /

2. * Increment i modulo len.

3. */

4. private static int nextIndex(int i, int len) {

5.    return ((i + 1 < len) ? i + 1 : 0);

6. }

7. 
   

8. /

9. * Decrement i modulo len.

10. */

11. private static int prevIndex(int i, int len) {

12.    return ((i - 1 >= 0) ? i - 1 : len - 1);

13. }

4.ThreadLocal 的內存泄露是怎麼回事？

ThreadLocal 在 ThreadLocalMap 中是以一個弱引用身份被 Entry 中的 Key 引用的，所以若是 ThreadLocal 沒有外部強引用來引用它，那麼 ThreadLocal 會在下次 JVM 垃圾收集時被回收。這個時候 Entry 中的 key 已經被回收，可是 value 又是一強引用不會被垃圾收集器回收，這樣 ThreadLocal 的線程若是一直持續運行，value 就一直得不到回收，這樣就會發生內存泄露。

5.爲何 ThreadLocalMap 的 key 是弱引用？

咱們知道 ThreadLocalMap 中的 key 是弱引用，而 value 是強引用纔會致使內存泄露的問題，至於爲何要這樣設計，這樣分爲兩種狀況來討論：

• key 使用強引用：這樣會致使一個問題，引用的 ThreadLocal 的對象被回收了，可是 ThreadLocalMap 還持有 ThreadLocal 的強引用，若是沒有手動刪除，ThreadLocal 不會被回收，則會致使內存泄漏。

• key 使用弱引用：這樣的話，引用的 ThreadLocal 的對象被回收了，因爲 ThreadLocalMap 持有 ThreadLocal 的弱引用，即便沒有手動刪除，ThreadLocal 也會被回收。value 在下一次 ThreadLocalMap 調用 set、get、remove 的時候會被清除。

比較以上兩種狀況，咱們能夠發現：因爲 ThreadLocalMap 的生命週期跟 Thread 同樣長，若是都沒有手動刪除對應 key，都會致使內存泄漏，可是使用弱引用能夠多一層保障，弱引用 ThreadLocal 不會內存泄漏，對應的 value 在下一次 ThreadLocalMap 調用 set、get、remove 的時候被清除，算是最優的解決方案。

6.ThreadLocal 的應用場景有哪些？

ThreadLocal 適用於獨立變量副本的狀況，好比 Hibernate 的 session 獲取場景。

示例代碼：

1. private static final ThreadLocal<Session> threadLocal = new ThreadLocal<Session>();

2. 
   

3. public static Session getCurrentSession(){

4.    Session session =  threadLocal.get();

5.    try {

6.        if(session ==null&&!session.isOpen()){

7.            //...

8.        }

9.        threadLocal.set(session);

10.    } catch (Exception e) {

11.        // TODO: handle exception

12.    }

13.    return session;

14. }