Java 200+ 面試題補充 ThreadLocal 模組
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本文是前文 《Java 最常見的 200+ 面試題》 的第一個補充模組。
1.ThreadLocal 是什麼？
ThreadLocal 是一個本地執行緒副本變數工具類。主要用於將私有執行緒和該執行緒存放的副本物件做一個對映，各個執行緒之間的變數互不干擾，在高併發場景下，可以實現無狀態的呼叫，適用於各個執行緒不共享變數值的操作。
2.ThreadLocal 工作原理是什麼？
ThreadLocal 原理：每個執行緒的內部都維護了一個 ThreadLocalMap，它是一個 Map（key,value）資料格式，key 是一個弱引用，也就是 ThreadLocal 本身，而 value 存的是執行緒變數的值。
也就是說 ThreadLocal 本身並不儲存執行緒的變數值，它只是一個工具，用來維護執行緒內部的 Map，幫助存和取變數。
資料結構，如下圖所示：
（圖片來源於網路）
3.ThreadLocal 如何解決 Hash 衝突？
與 HashMap 不同，ThreadLocalMap 結構非常簡單，沒有 next 引用，也就是說 ThreadLocalMap 中解決 Hash 衝突的方式並非連結串列的方式，而是採用線性探測的方式。所謂線性探測，就是根據初始 key 的 hashcode 值確定元素在 table 陣列中的位置，如果發現這個位置上已經被其他的 key 值佔用，則利用固定的演算法尋找一定步長的下個位置，依次判斷，直至找到能夠存放的位置。
原始碼實現如下：
/
* Increment i modulo len.
*/
private static int nextIndex(int i, int len) {
return ((i + 1 < len) ? i + 1 : 0);
}
/
* Decrement i modulo len.
*/
private static int prevIndex(int i, int len) {
return ((i - 1 >= 0) ? i - 1 : len - 1);
}
4.ThreadLocal 的記憶體洩露是怎麼回事？
ThreadLocal 在 ThreadLocalMap 中是以一個弱引用身份被 Entry 中的 Key 引用的，因此如果 ThreadLocal 沒有外部強引用來引用它，那麼 ThreadLocal 會在下次 JVM 垃圾收集時被回收。這個時候 Entry 中的 key 已經被回收，但是 value 又是一強引用不會被垃圾收集器回收，這樣 ThreadLocal 的執行緒如果一直持續執行，value 就一直得不到回收，這樣就會發生記憶體洩露。
5.為什麼 ThreadLocalMap 的 key 是弱引用？
我們知道 ThreadLocalMap 中的 key 是弱引用，而 value 是強引用才會導致記憶體洩露的問題，至於為什麼要這樣設計，這樣分為兩種情況來討論：
- key 使用強引用：這樣會導致一個問題，引用的 ThreadLocal 的物件被回收了，但是 ThreadLocalMap 還持有 ThreadLocal 的強引用，如果沒有手動刪除，ThreadLocal 不會被回收，則會導致記憶體洩漏。
- key 使用弱引用：這樣的話，引用的 ThreadLocal 的物件被回收了，由於 ThreadLocalMap 持有 ThreadLocal 的弱引用，即使沒有手動刪除，ThreadLocal 也會被回收。value 在下一次 ThreadLocalMap 呼叫 set、get、remove 的時候會被清除。
比較以上兩種情況，我們可以發現：由於 ThreadLocalMap 的生命週期跟 Thread 一樣長，如果都沒有手動刪除對應 key，都會導致記憶體洩漏，但是使用弱引用可以多一層保障，弱引用 ThreadLocal 不會記憶體洩漏，對應的 value 在下一次 ThreadLocalMap 呼叫 set、get、remove 的時候被清除，算是最優的解決方案。
6.ThreadLocal 的應用場景有哪些？
ThreadLocal 適用於獨立變數副本的情況，比如 Hibernate 的 session 獲取場景。
示例程式碼：
private static final ThreadLocal<Session> threadLocal = new ThreadLocal<Session>();
public static Session getCurrentSession(){
Session session =threadLocal.get();
try {
if(session ==null&&!session.isOpen()){
//...
}
threadLocal.set(session);
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}
return session;
}
檢視所有面試題： 《Java 最常見 200+ 面試題》
參考資料
https://www.jianshu.com/p/a1c...
https://www.jianshu.com/p/98b...
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