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《面渣逆袭》Java并发编程 篇 · 第 2/7 章。原版 PDF（下载 / 打印）
ThreadLocal 其实应用场景不是很多，但却是被炸了千百遍的面试老油条，涉及到多线程、数据结构、
JVM ，可问的点比较多，一定要拿下。
10.ThreadLocal是什么？
ThreadLocal ，也就是线程本地变量。如果你创建了一个ThreadLocal 变量，那么访问这个变量的每个线程都会有这个变量的一个本地拷贝，多个线程操作这个变量的时候，实际是操作自己本地内存里面的变量，从而起到线程隔离的作用，避免了线程安全问题。
创建创建了一个ThreadLoca 变量localVariable ，任何一个线程都能并发访问localVariable 。
java
//创建一个ThreadLocal变量
public static ThreadLocal<String> localVariable = new ThreadLocal<>();写入线程可以在任何地方使用localVariable ，写入变量。
localVariable.set("鄙人三某”);读取线程在任何地方读取的都是它写入的变量。
localVariable.get();11.你在工作中用到过ThreadLocal吗？
有用到过的，用来做用户信息上下文的存储。
我们的系统应用是一个典型的MVC 架构，登录后的用户每次访问交叉，都会在请求头中携带一个
token ，在控制层可以根据这个token ，解析出用户的基本信息。那么问题来了，假如在服务层和持久层都要用到用户信息，比如r pc 调用、更新用户获取等等，那应该怎么办呢？
一种办法是显式定义用户相关的参数，比如账号、用户名… … 这样一来，我们可能需要大面积地修改代码，多少有点瓜皮，那该怎么办呢？
这时候我们就可以用到ThreadLocal ，在控制层拦截请求把用户信息存入ThreadLocal ，这样我们在任何一个地方，都可以取出ThreadLocal 中存的用户数据。
很多其它场景的cookie 、session 等等数据隔离也都可以通过ThreadLocal 去实现。
我们常用的数据库连接池也用到了ThreadLocal ：
数据库连接池的连接交给ThreadLoca 进行管理，保证当前线程的操作都是同一个Connnection 。
12.ThreadLocal怎么实现的呢？
我们看一下ThreadLocal的set(T)方法，发现先获取到当前线程，再获取ThreadLocalMap ，然后把元素存到这个m ap 中。
java
public void set(T value) {
//获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
//获取ThreadLocalMap
ThreadLocalMap map = getMap(t);
//讲当前元素存入map
if (map != null)
map.set(this, value);else
createMap(t, value);
}ThreadLocal 实现的秘密都在这个ThreadLocalMap了，可以Thread 类中定义了一个类型为ThreadLocal.ThreadLocalMap的成员变量threadLocals。
java
public class Thread implements Runnable {
//ThreadLocal.ThreadLocalMap是Thread的属性
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
}ThreadLocalMap 既然被称为M ap ，那么毫无疑问它是< key,value> 型的数据结构。我们都知道m ap 的本质是一个个< key,value> 形式的节点组成的数组，那ThreadLocalMap 的节点是什么样的呢？
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {/ThevalueassociatedwiththisThreadLocal.*/
Object value;
//节点类
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
//key赋值
super(k);
//value赋值
value = v;
}
}这里的节点，k ey 可以简单低视作ThreadLocal ，value 为代码中放入的值，当然实际上k ey 并不是
ThreadLocal本身，而是它的一个弱引用，可以看到Entry的key继承了 WeakReference（弱引用），再来看一下k ey 怎么赋值的：
java
public WeakReference(T referent) {
super(referent);
}key 的赋值，使用的是We akReference 的赋值。
所以，怎么回答ThreadLocal 原理？要答出这几个点：
Thread 类有一个类型为ThreadLocal.ThreadLocalMap 的实例变量threadLocals ，每个线程都有一个属于自己的ThreadLocalMap 。
ThreadLocalMap内部维护着Entry数组，每个Entry代表一个完整的对象，key是ThreadLocal的弱引用，value 是ThreadLocal 的泛型值。
每个线程在往ThreadLocal 里设置值的时候，都是往自己的ThreadLocalMap 里存，读也是以某个
ThreadLocal 作为引用，在自己的m ap 里找对应的k ey ，从而实现了线程隔离。
ThreadLocal 本身不存储值，它只是作为一个k ey 来让线程往ThreadLocalMap 里存取值。
13.ThreadLocal 内存泄露是怎么回事？
我们先来分析一下使用ThreadLocal 时的内存，我们都知道，在JVM 中，栈内存线程私有，存储了对象的引用，堆内存线程共享，存储了对象实例。
所以呢，栈中存储了ThreadLocal 、Thread 的引用，堆中存储了它们的具体实例。
ThreadLocalMap 中使用的 key 为 ThreadLocal 的弱引用。
“ 弱引用：只要垃圾回收机制一运行，不管JVM 的内存空间是否充足，都会回收该对象占用的内存。”那么现在问题就来了，弱引用很容易被回收，如果ThreadLocal （ThreadLocalMap 的K ey ）被垃圾回收器回收了，但是ThreadLocalMap 生命周期和Thread 是一样的，它这时候如果不被回收，就会出现这种情况：ThreadLocalMap 的k ey 没了，value 还在，这就会造成了内存泄漏问题。
那怎么解决内存泄漏问题呢？
java
很简单，使用完ThreadLocal后，及时调用remove()方法释放内存空间。
ThreadLocal<String> localVariable = new ThreadLocal();
try {
localVariable.set("鄙人三某”);… …
} finally {
localVariable.remove();
}那为什么k ey 还要设计成弱引用？
key 设计成弱引用同样是为了防止内存泄漏。
假如k ey 被设计成强引用，如果ThreadLocalReference 被销毁，此时它指向ThreadLoca 的强引用就没有了，但是此时k ey 还强引用指向ThreadLoca ，就会导致ThreadLocal 不能被回收，这时候就发生了内存泄漏的问题。
14.ThreadLocalMap的结构了解吗？
ThreadLocalMap 虽然被叫做M ap ，其实它是没有实现M ap 交叉的，但是结构还是和HashMap 比较类似的，主要关注的是两个要素：元素数组和散列方法。
元素数组
一个table数组，存储Entry类型的元素，Entry是ThreaLocal弱引用作为key，Object作为value的结构。
java
private Entry[] table;散列方法散列方法就是怎么把对应的k ey 映射到table 数组的相应下标，ThreadLocalMap 用的是哈希取余法，取出k ey 的threadLocalHashCode ，然后和table 数组长度减一& 运算（相当于取余）。
int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);这里的threadLocalHashCode 计算有点东西，每创建一个ThreadLocal 对象，它就会新增
0x61c88647，这个值很特殊，它是斐波那契数也叫黄金分割数。hash增量为 这个数字，带来的好处就是hash****分布非常均匀。
java
private static final int HASH_INCREMENT = 0x61c88647;
private static int nextHashCode() {
return nextHashCode.getAndAdd(HASH_INCREMENT);
}15.ThreadLocalMap怎么解决Hash冲突的？
我们可能都知道HashMap 使用了链表来解决冲突，也就是所谓的链地址法。
ThreadLocalMap 没有使用链表，自然也不是用链地址法来解决冲突了，它用的是另外一种方式— —开
放定址法。开放定址法是什么意思呢？简单来说，就是这个坑被人占了，那就接着去找空着的坑。
如上图所示，如果我们插入一个value=27 的数据，通过 hash 计算后应该落入第 4 个槽位中，而槽位 4已经有了 Entry 数据，而且Entry 数据的k ey 和当前不相等。此时就会线性向后查找，一直找到 Entry为 null 的槽位才会停止查找，把元素放到空的槽中。
在get的时候，也会根据ThreadLocal对象的hash值，定位到table中的位置，然后判断该槽位Entry对象中的k ey 是否和g et 的k ey 一致，如果不一致，就判断下一个位置。
16.ThreadLocalMap扩容机制了解吗？
在ThreadLocalMap.set() 方法的最后，如果执行完启发式清理工作后，未清理到任何数据，且当前散
列数组中Entry 的数量已经达到了列表的扩容阈值(len*2/3) ，就开始执行rehash() 逻辑：
if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
rehash();
再着看rehash()具体实现：这里会先去清理过期的Entry，然后还要根据条件判断size >= threshold -threshold/4也就是size>=threshold*3/4来决定是否需要扩容。
java
private void rehash() {
//清理过期Entry
expungeStaleEntries();
//扩容
if (size >= threshold - threshold / 4)
resize();
}
//清理过期Entry
private void expungeStaleEntries() {
Entry[] tab = table;
int len = tab.length;
for (int j = 0; j < len; j++) {
Entry e = tab[j];
if (e != null && e.get() == null)
expungeStaleEntry(j);
}
}接着看看具体的resize()方法，扩容后的newTab的大小为老数组的两倍，然后遍历老的table 数组，散列方法重新计算位置，开放地址解决冲突，然后放到新的newTab，遍历完成之后，oldTab中所有
的entry 数据都已经放入到newTab 中了，然后table引用指向newTab
具体代码：
17.父子线程怎么共享数据？
父线程能用ThreadLocal 来给子线程传值吗？毫无疑问，不能。那该怎么办？
这时候可以用到另外一个类— —InheritableThreadLocal。
使用起来很简单，在主线程的InheritableThreadLocal 实例设置值，在子线程中就可以拿到了。
java
public class InheritableThreadLocalTest {
public static void main(String[] args) {
final ThreadLocal threadLocal = new InheritableThreadLocal();
// 主线程
threadLocal.set("不擅技术");
//子线程
Thread t = new Thread() {@ Override
java
public void run() {
super.run();
System.out.println("鄙人三某 ，" + threadLocal.get());
}
};
t.start();
}
}那原理是什么呢？
原理很简单，在Thread 类里还有另外一个变量：
ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;在Thread.init 的时候，如果父线程的inheritableThreadLocals不为空，就把它赋给当前线程（子线程）的inheritableThreadLocals。
if (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null)this.inheritableThreadLocals=
ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);