【每日面试】Java中的ThreadLocal

最近的面试题涉及到多线程的地方，会问到ThreadLocal，研究一下。

思路是这样的：

1）先按照五步法则去分析

2）查阅api手册+源码+官方解释

3）搜索相关文章，借鉴经验

4）实际使用，感受优、缺点

5）在项目中的应用场景

五步法则：是什么？有什么用？用在哪里？怎么用？为什么这样用？

1）ThreadLocal是什么？

查看JDK的api手册，发现ThreadLocal是lang包下的一个泛型类，从1.2版本开始就存在了，有一个子类InheritableThreadLocal，摘抄一段api中的解释：

该类提供了线程局部 (thread-local) 变量。这些变量不同于它们的普通对应物，因为访问某个变量（通过其 get 或 set 方法）的每个线程都有自己的局部变量，它独立于变量的初始化副本。ThreadLocal 实例通常是类中的 private static 字段，它们希望将状态与某一个线程（例如，用户 ID 或事务 ID）相关联。
JDK6API文档

它拥有一个构造方法+4个普通方法+1个静态方法，看起来特别简单

//构造方法：
ThreadLocal() 创建一个线程本地变量。
//普通方法：
T get() 返回此线程局部变量的当前线程副本中的值。 
protected  T initialValue() 返回此线程局部变量的当前线程的“初始值”。 
void remove() 移除此线程局部变量当前线程的值。
void set(T value) 将此线程局部变量的当前线程副本中的值设置为指定值。
//静态方法：
public static <S> ThreadLocal<S> withInitial(Supplier<? extends S> supplier)

2）ThreadLocal有什么用？

定义线程级别的全局变量，解决线程中相同变量的访问冲突

3）ThreadLocal使用场景？

spring框架源码中TransactionSynchronizationManager类中实现事务隔离级别。

之前我们上线后发现部分用户的日期居然不对了，排查下来是SimpleDataFormat的锅，当时我们使用SimpleDataFormat的parse()方法，内部有一个Calendar对象，调用SimpleDataFormat的parse()方***先调用Calendar.clear（），然后调用Calendar.add()，如果一个线程先调用了add()然后另一个线程又调用了clear()，这时候parse()方法解析的时间就不对了。

其实要解决这个问题很简单，让每个线程都new 一个自己的 SimpleDataFormat就好了，但是1000个线程难道new1000个SimpleDataFormat？

所以当时我们使用了线程池加上ThreadLocal包装SimpleDataFormat，再调用initialValue让每个线程有一个SimpleDataFormat的副本，从而解决了线程安全的问题，也提高了性能。

在项目中存在一个线程经常遇到横跨若干方法调用，需要传递的对象，也就是上下文（Context），它是一种状态，经常就是是用户身份、任务信息等，就会存在过渡传参的问题。

使用到类似责任链模式，给每个方法增加一个context参数非常麻烦，而且有些时候，如果调用链有无法修改源码的第三方库，对象参数就传不进去了，所以我使用到了ThreadLocal去做了一下改造，这样只需要在调用前在ThreadLocal中设置参数，其他地方get一下就好了。

4）ThreadLocal如何使用？

直接new即可，因为方法比较简单，基础的就是放、取、删除

5）ThreadLocal使用原理？

ThreadLocal 变量只在单个线程内可见

ThreadLocal 对象存储在堆上

因为ThreadLocal的变量是保存在每一个线程的map中：

ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

ThreadLocalMap底层是数组，初始化长度16

ThreadLocalMap的key是弱引用，在GC时会直接被回收

1）优点

使用简单，多线程操作时全局存储变量，跨线程变量传递

2）缺点

用不好容易内存泄漏，使用场景不好掌控

存在的一些问题：

1）内存泄漏

ThreadLocalMap中的key是弱引用，但value是强引用，线程不被回收，value也不会被回收，但大部分线程都是在线程池中被重复使用的，所以就会出现内存泄漏问题。解决方法是在set(),get(),remove()的时候，进行清理，但这不能肯定保证不再泄漏，比如总是访问固定几个一直存在的ThreadLocal，清理动作不会执行，就还是会有泄漏的可能。好的习惯是，当不再使用这个ThreadLocal时，主动调用remove()清除。

2）Hash冲突

使用的是简单的线性探测法，如果发生了元素冲突，那么就使用下一个槽位存放

3）父子线程间数据传递

使用InheritableThreadLocal可以实现，但要注意：

变量的传递是发生在线程创建的时候，如果不是新建线程，而是用了线程池里的线程，就不灵了

变量的赋值就是从主线程的 map 复制到子线程，它们的 value 是同一个对象，如果这个对象本身不是线程安全的，那么就会有线程安全问题

参考文章：