Java高频面试之并发编程-09

hello啊，各位观众姥爷们！！！本baby今天来报道了！哈哈哈哈哈嗝

面试官：详细说说ThreadLocal

ThreadLocal 是 Java 中用于实现线程本地变量的工具类，主要解决多线程环境下共享变量的线程安全问题。以下是其核心要点：

1. 核心作用

• 线程隔离：每个线程拥有独立的变量副本，避免多线程竞争。
• 无锁优化：通过空间换时间，消除同步开销。

2. 实现原理

• ThreadLocalMap：

  • 每个线程（Thread类）内部维护一个 ThreadLocalMap，以 ThreadLocal 实例为键，存储线程本地变量。
  • 结构类似哈希表，采用开放地址法（线性探测）解决哈希冲突。

• 关键操作：

  • set(T value)：将值存入当前线程的 ThreadLocalMap。
  • get()：从当前线程的 ThreadLocalMap 中获取值。
  • remove()：清除当前线程的 ThreadLocalMap 中的值。

3. 内存泄漏问题

• 原因：

  • ThreadLocalMap 的键（ThreadLocal 实例）是弱引用，值（变量副本）是强引用。
  • 若 ThreadLocal 实例被回收，但线程未终止，会导致值无法被回收（键为 null，但值仍存在）。

• 解决方案：

  • 使用后主动调用 remove() 清理条目。
  • 避免长时间持有线程（如线程池中线程复用）。

4. 应用场景

• 数据库连接管理：每个线程维护独立连接。

  private static ThreadLocal<Connection> connectionHolder = 
      ThreadLocal.withInitial(() -> DriverManager.getConnection(DB_URL));
  

• 会话管理：保存用户请求上下文（如 Spring 的 RequestContextHolder）。

• 日期格式化：避免 SimpleDateFormat 非线程安全。

  private static ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormat = 
      ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd"));
  

5. 使用注意事项

• 线程池中的清理：线程复用可能导致残留数据，务必在任务结束时调用 remove()。
• 避免全局滥用：过度使用会增加内存压力。
• 继承问题：默认子线程无法访问父线程变量，需用 InheritableThreadLocal。

6. 示例代码

public class ThreadLocalDemo {
    private static ThreadLocal<Integer> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);
        
        // 任务 1：设置值为 100
        executor.submit(() -> {
            threadLocal.set(100);
            try {
                System.out.println("Thread 1: " + threadLocal.get()); // 输出 100
            } finally {
                threadLocal.remove(); // 清理
            }
        });

        // 任务 2：未设置值，获取为 null
        executor.submit(() -> {
            System.out.println("Thread 2: " + threadLocal.get()); // 输出 null
        });

        executor.shutdown();
    }
}

7. 与 InheritableThreadLocal 的区别

• ThreadLocal：子线程无法继承父线程变量。
• InheritableThreadLocal：子线程创建时自动复制父线程变量。

  private static InheritableThreadLocal<String> inheritableThreadLocal = new InheritableThreadLocal<>();
  
  public static void main(String[] args) {
      inheritableThreadLocal.set("Parent Value");
      new Thread(() -> {
          System.out.println(inheritableThreadLocal.get()); // 输出 "Parent Value"
      }).start();
  }
  

总结

• 优点：简化线程安全设计，提升性能。
• 缺点：需谨慎处理内存泄漏和线程池清理。
• 适用场景：线程封闭、上下文传递、独立资源管理。