小小白如何面对面试官的ThreadLocal问题？
作者：互联网
面试官：有如下场景：在多线程并发情况下，有一个共享变量，不同线程设置不同值后，各线程只想获取自己设置的值，如何实现？
小小白：使用ThreadLocal，通过ThreadLocal实例对象的set方法设置各线程自己的值，通过ThreadLocal实例对象的get方法获取各线程自己设置的值。
面试官：写一下简单的实现代码？
小小白：噼里啪啦下了如下代码。
public static void main(String[] args) {
final ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal();
threadLocal.set("hello");
System.out.println("main thread:" + threadLocal.get());
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
threadLocal.set("world");
System.out.println("new Thread1:" + threadLocal.get());
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
threadLocal.set("!!!");
System.out.println("new Thread2:" + threadLocal.get());
}
}).start();
}
面试官：ThreadLocal源码有看过吗？
小小白：看过。
面试官：那说一下ThreadLocal的实现原理？
小小白：从ThreadLocal的set方法的源码开始：
public void set(T value) {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
}
set方法的第一步是获取当前线程实例，然后通过getMap方法获取当前线程实例的threadLocals属性，threadLocals是ThreadLocalMap类型的变量，而ThreadLocalMap则是一个定制化的HashMap。
// ThreadLocal类中的getMap方法
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
// Thread类中声明的threadLocals变量
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
如果getMap方法获取的ThreadLocalMap类型变量map不等于null，则以当前ThreadLocal实例对象为key，传入的value值为value存到这个ThreadLocalMap中，需要注意的是在实际存储的时候，key使用的是ThreadLocal的弱引用。
如果getMap方法获取的ThreadLocalMap类型变量map等于null，则调用createMap方法创建一个ThreadLocalMap实例对象，并以当前ThreadLocal实例对象为key，传入的value值为value存到这个ThreadLocalMap中。
看到这里就会明白，使用ThreadLocal时，每个线程维护一个ThreadLocalMap映射表，映射表的key是ThreadLocal实例，并且使用的是ThreadLocal的弱引用 ，value是具体需要存储的Object。
紧接着进入ThreadLocal类的get方法，这个方法的第一步也是获取当前线程，通过getMap方法获取当前线程所维护的ThreadLocalMap实例，如果ThreadLocalMap对象实例不等于null，则以当前ThreadLocal对象实例为key从ThreadLocalMap中获取所需要的值。
public T get() {
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null) {
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
if (e != null)
return (T)e.value;
}
return setInitialValue();
}
如果getMap方法获取到的ThreadLocalMap对象实例等于null，则调用setInitialValue方法初始化一个ThreadLocalMap，并以当前ThreadLocal实例对象为key，null值为value存到这个ThreadLocalMap中，同时返回null。
private T setInitialValue() {
T value = initialValue();
Thread t = Thread.currentThread();
ThreadLocalMap map = getMap(t);
if (map != null)
map.set(this, value);
else
createMap(t, value);
return value;
}
protected T initialValue() {
return null;
}
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
return t.threadLocals;
}
void createMap(Thread t, T firstValue) {
t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);
}
面试官：看来这部分很熟悉，那为什么Thread类中声明的threadLocals变量是map结构的？
小小白：因为每个线程都可以关联很多个ThreadLocal变量。
面试官：你知道ThreadLocal使用不当会发生内存泄露吗？
小小白：知道！每一个Thread维护一个ThreadLocalMap映射表，映射表的key是ThreadLocal实例，并且使用的是ThreadLocal的弱引用 ，value是具体需要存储的Object。下面用一张图展示这些对象之间的引用关系，实心箭头表示强引用，空心箭头表示弱引用。
ThreadLocal内部实现
从上图可以看出，如果ThreadLocal没有外部强引用，当发生垃圾回收时，这个ThreadLocal一定会被回收(弱引用的特点是不管当前内存空间足够与否，GC时都会被回收)，这样就会导致ThreadLocalMap中出现key为null的Entry，外部将不能获取这些key为null的Entry的value，并且如果当前线程一直存活，那么就会存在一条强引用链：Thread Ref -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry -> value，导致value对应的Object一直无法被回收，产生内存泄露。查看源码会发现，ThreadLocal的get、set和remove方法都实现了对所有key为null的value的清除，但仍可能会发生内存泄露，因为可能使用了ThreadLocal的get或set方法后发生GC，此后不调用get、set或remove方法，为null的value就不会被清除。
面试官：这个问题如何解决？
小小白：解决办法是每次使用完ThreadLocal都调用它的remove()方法清除数据，或者按照JDK建议将ThreadLocal变量定义成private static，这样就一直存在ThreadLocal的强引用，也就能保证任何时候都能通过ThreadLocal的弱引用访问到Entry的value值，进而清除掉。
面试官：就你最开始写的代码，现在又有新需求，想在子线程中获取主线程threadLocal中set方法设置的值，如何实现？
小小白：使用InheritableThreadLocal，ThreadLocal threadLocal = new InheritableThreadLocal()，这样在子线程中就可以通过get方法获取到主线程set方法设置的值了。
面试官：InheritableThreadLocal的实现原理是什么？
小小白：InheritableThreadLocal继承了ThreadLocal，并且重写了childValue、getMap和createMap方法，当在主线程中创建InheritableThreadLocal实例对象后，通过new Thread()方式创建子线程时，进入如下代码。
public Thread(Runnable target) {
init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
}
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
long stackSize) {
init(g, target, name, stackSize, null);
}
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
long stackSize, AccessControlContext acc) {
if (name == null) {
throw new NullPointerException("name cannot be null");
}
this.name = name.toCharArray();
Thread parent = currentThread();
SecurityManager security = System.getSecurityManager();
if (g == null) {
if (security != null) {
g = security.getThreadGroup();
}
if (g == null) {
g = parent.getThreadGroup();
}
}
g.checkAccess();
if (security != null) {
if (isCCLOverridden(getClass())) {
security.checkPermission(SUBCLASS_IMPLEMENTATION_PERMISSION);
}
}
g.addUnstarted();
this.group = g;
this.daemon = parent.isDaemon();
this.priority = parent.getPriority();
if (security == null || isCCLOverridden(parent.getClass()))
this.contextClassLoader = parent.getContextClassLoader();
else
this.contextClassLoader = parent.contextClassLoader;
this.inheritedAccessControlContext =
acc != null ? acc : AccessController.getContext();
this.target = target;
setPriority(priority);
// 如果父线程的inheritableThreadLocals不为null
if (parent.inheritableThreadLocals != null)
// 通过createInheritedMap方法将父线程中inheritableThreadLocals的值复制到子线程的inheritableThreadLocals中
this.inheritableThreadLocals =
ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
/* Stash the specified stack size in case the VM cares */
this.stackSize = stackSize;
/* Set thread ID */
tid = nextThreadID();
}
当使用InheritableThreadLocal创建实例对象时，当前线程Thread对象中维护了一个inheritableThreadLocals变量，它也是ThreadLocalMap类型，在创建子线程的过程中，将主线程维护的inheritableThreadLocals变量的值复制到子线程维护的inheritableThreadLocals变量中，这样子线程就可以获取到主线程设置的值了。
标签：面试官,Thread,ThreadLocalMap,value,ThreadLocal,线程,小小白,null 来源： https://www.cnblogs.com/jiengd/p/12997369.html