'Java面試必問，深入理解 ThreadLocal 實現原理與內存洩露'

前言

在面試環節中，考察"ThreadLocal"也是面試官的家常便飯，所以對它理解透徹，是非常有必要的.

有些面試官會開門見山的提問：

• “知道ThreadLocal嗎？”
• “講講你對ThreadLocal的理解”

當然了，也有面試官會慢慢引導到這個話題上，比如提問“在多線程環境下，如何防止自己的變量被其它線程篡改”，將主動權交給你自己，剩下的靠自己發揮。

那麼ThreadLocal可以做什麼，在瞭解它的應用場景之前，我們先看看它的實現原理，只有知道了實現原理，才好判斷它是否符合自己的業務場景。

ThreadLocal是什麼

首先，它是一個數據結構，有點像HashMap，可以保存"key : value"鍵值對，但是一個ThreadLocal只能保存一個，並且各個線程的數據互不干擾。

在線程1中初始化了一個ThreadLocal對象localName，並通過set方法，保存了一個值 佔小狼 ，同時在線程1中通過 localName.get() 可以拿到之前設置的值，但是如果在線程2中，拿到的將是一個null。

這是為什麼，如何實現？不過之前也說了，ThreadLocal保證了各個線程的數據互不干擾。

看看 set(T value) 和 get() 方法的源碼

可以發現，每個線程中都有一個 ThreadLocalMap 數據結構，當執行set方法時，其值是保存在當前線程的 threadLocals 變量中，當執行set方法中，是從當前線程的 threadLocals變量獲取。

所以在線程1中set的值，對線程2來說是摸不到的，而且在線程2中重新set的話，也不會影響到線程1中的值，保證了線程之間不會相互干擾。

那每個線程中的 ThreadLoalMap 究竟是什麼？

ThreadLoalMap

本文分析的是1.7的源碼。

從名字上看，可以猜到它也是一個類似HashMap的數據結構，但是在ThreadLocal中，並沒實現Map接口。

在ThreadLoalMap中，也是初始化一個大小16的Entry數組，Entry對象用來保存每一個key-value鍵值對，只不過這裡的key永遠都是ThreadLocal對象，是不是很神奇，通過ThreadLocal對象的set方法，結果把ThreadLocal對象自己當做key，放進了ThreadLoalMap中。

這裡需要注意的是，ThreadLoalMap的Entry是繼承WeakReference，和HashMap很大的區別是，Entry中沒有next字段，所以就不存在鏈表的情況了。

hash衝突

沒有鏈表結構，那發生hash衝突了怎麼辦？

先看看ThreadLoalMap中插入一個key-value的實現

每個ThreadLocal對象都有一個hash值 threadLocalHashCode ，每初始化一個ThreadLocal對象，hash值就增加一個固定的大小 0x61c88647 。

在插入過程中，根據ThreadLocal對象的hash值，定位到table中的位置i，過程如下：1、如果當前位置是空的，那麼正好，就初始化一個Entry對象放在位置i上；2、不巧，位置i已經有Entry對象了，如果這個Entry對象的key正好是即將設置的key，那麼重新設置Entry中的value；3、很不巧，位置i的Entry對象，和即將設置的key沒關係，那麼只能找下一個空位置；

這樣的話，在get的時候，也會根據ThreadLocal對象的hash值，定位到table中的位置，然後判斷該位置Entry對象中的key是否和get的key一致，如果不一致，就判斷下一個位置

可以發現，set和get如果衝突嚴重的話，效率很低，因為ThreadLoalMap是Thread的一個屬性，所以即使在自己的代碼中控制了設置的元素個數，但還是不能控制其它代碼的行為。

內存洩露

ThreadLocal可能導致內存洩漏，為什麼？先看看Entry的實現：

通過之前的分析已經知道，當使用ThreadLocal保存一個value時，會在ThreadLocalMap中的數組插入一個Entry對象，按理說key-value都應該以強引用保存在Entry對象中，但在ThreadLocalMap的實現中，key被保存到了WeakReference對象中。

這就導致了一個問題，ThreadLocal在沒有外部強引用時，發生GC時會被回收，如果創建ThreadLocal的線程一直持續運行，那麼這個Entry對象中的value就有可能一直得不到回收，發生內存洩露。

如何避免內存洩露

既然已經發現有內存洩露的隱患，自然有應對的策略，在調用ThreadLocal的get()、set()可能會清除ThreadLocalMap中key為null的Entry對象，這樣對應的value就沒有GC Roots可達了，下次GC的時候就可以被回收，當然如果調用remove方法，肯定會刪除對應的Entry對象。

如果使用ThreadLocal的set方法之後，沒有顯示的調用remove方法，就有可能發生內存洩露，所以養成良好的編程習慣十分重要，使用完ThreadLocal之後，記得調用remove方法。

End ！！！