ThreadLocal，一個Java人面試繞不開的話題，我也很奇怪為什么那些面試官很喜歡問這個，也不知道他們自己有沒有搞清楚。

接下來，我想先說說ThreadLocal的用法和使用場景，然后反問面試官3個關于ThreadLocal的話題。

使用方法和場景

一句話總結：ThreadLocal是給每個線程準備一份“獨立的小空間”，它讓每個線程都擁有自己獨立的變量副本。在多個線程并發訪問時，不用擔心變量之間的沖突問題，避免了多線程之間的數據共享風險。

1.使用場景

ThreadLocal的使用場景主要在多線程環境中，能夠為每個線程提供獨立的變量副本。比如：

• 用戶上下文信息：比如，在Web應用中，每個請求可能由不同的線程處理，在處理用戶請求時為每個線程維護獨立的用戶信息。
• 數據庫連接管理：比如，在多線程環境下，每個線程需要有自己獨立的數據庫連接。
• 事務管理：比如，在處理事務時，每個線程可能需要有自己的事務上下文，確保線程安全的事務操作。
• 數據傳遞：比如，同一個線程，在不同的方法之間傳遞數據，但又不想使用方法參數去傳遞，就可以使用ThreadLocal。像我們常用的日志跟蹤場景，跟蹤的ID會存在ThreadLocal中貫穿整個鏈條。

總之有2個場景：

• 在多線程場景下，每個線程需要獨立管理變量的場景。
• 某個線程想在整條鏈路上共享獨立變量的場景。

2.使用方法

使用時，記住3條核心原則：

• 每個線程都有一份獨立的數據。
• 線程內部使用的是ThreadLocalMap來保存數據，Key就是ThreadLocal對象。
• 使用完畢后，記得調用remove方法，防止內存溢出。

代碼示例

獨立保存變量的示例：

public class ThreadLocal4Independent {

    private static ThreadLocal<Integer> threadLocalVar = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {
        Runnable task = () -> {
            int num = (int) (Math.random() * 100);
            threadLocalVar.set(num);
            System.out.println("線程：" + Thread.currentThread().getName() + "的值:" + threadLocalVar.get());
            threadLocalVar.remove();
        };

        new Thread(task, "1").start();
        new Thread(task, "2").start();
    }

}

傳遞參數的示例：

public class ThreadLocal4DataPass {
    // 使用ThreadLocal來存儲需要在多個方法間傳遞的數據
    private static final ThreadLocal<String> threadLocalData = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {
        // 在主線程中設置數據
        threadLocalData.set("ThreadLocal");

        // 在主線程中調用不同的方法
        method1();
        method2();
        
        // 清除ThreadLocal變量，防止內存泄露
        threadLocalData.remove();
    }

    private static void method1() {
        // 在method1中獲取數據并打印
        String data = threadLocalData.get();
        System.out.println("方法1拿到的數據是：" + data);
    }

    private static void method2() {
        // 在method2中獲取數據并打印
        String data = threadLocalData.get();
        System.out.println("方法2拿到的數據是：" + data);
    }
}

聊完使用場景和方法，接下來問面試官幾個問題。

問題1：請畫出ThreadLocal和Thread的關系圖

ThreadLocal和Thread的關系圖如下。

這里要牢記3點：

(1) 數據實際上是存在ThreadLocalMap中的，ThreadLocalMap歸Thread所持有。見源代碼。

(2) ThreadLocalMap內部使用的是K-V結構，Key是我們定義的ThreadLocal對象。見源代碼。

(3) ThreadLocalMap對ThreadLocal是弱引用關系。見源代碼。

問題2：為什么ThreadLocalMap里的Key是弱引用

那為什么ThreadLocalMap里的Key是使用ThreadLocal呢？為什么又是弱引用呢？

這就不得不說JDK的設計者的思想非常精妙了，有3點妙處：

• 一個線程要是存了多種數據，總得有個規則去找他們，那就根據定義的ThreadLocal對象去找吧。
• 對于開發者來說，他只需要使用ThreadLocal去保存數據即可，無需關系底層結構。也就是說對外暴露簡單的使用方式即可，對于不需要調用方知道的細節全部隱藏。
• 一般情況下Thread的生命周期會很長，比如Web容器啟動后，就會啟動大量的線程丟到線程池中復用。所以ThreadLocalMap的生命周期也會很長。但是，ThreadLocal對象存在的周期不一定長，如果，ThreadLocalMap的Key對ThreadLocal是強引用的話，那么ThreadLocal對象就會一直存在于內存中得不到釋放，最終會導致內存溢出，所以采用了弱引用。

問題3：為什么ThreadLocal使用不當會造成內存溢出

從上圖的關系圖可以看出，Value的生命周期是跟著Thread的生命周期來的，如果一直不處理的話，也會出現內存溢出的情況。

為了避免內存溢出的情況，我們在使用完ThreadLocal后，要即使調用remove方法，以便JVM回收Value。

總結

ThreadLocal 是并發編程中的強大工具，能夠為每個線程提供獨立的變量副本，避免線程安全問題。并且這個ThreadLocal存入的值能夠貫穿整個流程。使用時要注意上文的幾點，防止造成內存溢出。