面试官：说说你对ThreadLocal的了解

一般有多个孩子的家庭，买玩具都得买多个。如果就买一个，嘿嘿就比较刺激了。这就是 避免共享 ，给孩子每人一个玩具对应到我们 Java 中也就是每个线程都有自己的本地变量，咱们自己玩自己的，避免争抢，和谐相处使得线程安全。

Java就是通过 ThreadLocal 来实现线程本地存储的。

这思路也很清晰，就是每个线程要有自己的本地变量呗，那就Thread里面搞一个私有属性呗 ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null; 就是如下图所示的这个关系

ThreadLocal

简单的应用如下

public class Demo {
		private static final ThreadLocal<Foo> fooLocal = new ThreadLocal<Foo>();
 
		public static Foo getFoo() {
			return fooLocal.get();
		}
 
		public static void setFoo(Foo foo) {
			fooLocal.set(foo);
		}
	}
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再深入了解一下内部情况， ThreadLocalMap 是 ThreadLocal 的内部静态类，它虽然叫 Map 但是和 java.util.Map 没有啥亲戚关系，只是它实现的功能像 Map

static class ThreadLocalMap {
        static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
            Object value;
            Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }
        private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
        private Entry[] table;
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可以看到 ThreadLocalMap 里面有个 Entry 数组，只有数组没有像 HashMap 那样有链表，因此当hash冲突的之后， ThreadLocalMap 是 采用线性探测的方式解决hash冲突。

线性探测，就是先根据初始 key 的 hashcode 值确定元素在 table 数组中的位置，如果这个位置上已经有其他 key 值的元素被占用，则利用固定的算法寻找一定步长的下个位置，依次直至找到能够存放的位置。在 ThreadLocalMap 步长是1。

用这种方式解决hash冲突的效率很低，因此要注意ThreadLocal的数量。

/**
         * 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);
        }
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而且可以看到这个 Entry 把 ThreadLocal 的弱引用作为key。那为什么要搞成弱引用(只要发生了GC弱引用对象就会被回收)呢？

首先 ThreadLocal 内部没有存储任何的值，它的作用只是当我们的 ThreadLocalMap的key ，让线程可以拿到对应的 value 。当我们不需要用这个key的时候我们，我们把 fooLocal=null 这样强引用就没了。假设Entry里面也是强引用的话，那等于这个 ThreadLocal 实例还有个强引用在，那么我们想让GC回收 fooLocal 就回收不了了。那可能有人想，你弄成弱引用不是很危险啊，万一GC一下不是没了？别怕只要 fooLocal 这个强引用在这个 ThreadLocal 实例就不会回收的。(关于强软弱虚引用可以看我之前的文章四种引用方式的区别)

因此弄成弱引用，主要是让没用的 ThreadLocal 得以GC清除。

这里可能还有人问那key清除掉了，value咋办，这个Entry还在的呀。是的，当在使用线程池的情况下，由于线程的生命周期很长，某些大对象的key被移除了之后，value一直存在的就可能会导致内存泄漏。

不过java考虑到这点了。当调用 get()、set() 方法时会去找到那个key被干掉的entry然后干掉它。并且提供了 remove() 方法。虽然 get()、set() 会清理 key 为 null的Entry ,但是不是每次调用就会清理的，只有当 get 时候直接hash没中，或者 set 时候也是直接hash没中，开始线性探测时候，碰到key为null的才会清理。

//get 方法
        private Entry getEntry(ThreadLocal<?> key) {
            int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);
            Entry e = table[i];
            if (e != null && e.get() == key)
                return e;                           //命中就直接返回
            else
                return getEntryAfterMiss(key, i, e); //直接没命中
        }
        private Entry getEntryAfterMiss(ThreadLocal<?> key, int i, Entry e) {
            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;
            while (e != null) { //开始探测了
                ThreadLocal<?> k = e.get();
                if (k == key)  //命中了就返回
                    return e;
                if (k == null)  //探测到key是null的就清理
                    expungeStaleEntry(i);
                else
                    i = nextIndex(i, len); //否则继续
                e = tab[i];
            }
            return null;
        }
        //set 方法
        private void set(ThreadLocal<?> key, Object value) {
            Entry[] tab = table;
            int len = tab.length;
            int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);
            for (Entry e = tab[i];
                 e != null;
                 e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {
                ThreadLocal<?> k = e.get();
                if (k == key) {
                    e.value = value;    //如果已经有就替换原有的value
                    return;
                }
                if (k == null) {
                    replaceStaleEntry(key, value, i);
                    return;
                }
            }
            tab[i] = new Entry(key, value);
            int sz = ++size;
            if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)
                rehash();
        }
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因此，当不需要 threadlocal 的时候还是显示调用 remove() 方法较好。

结语

线程本地存储本质就是 避免共享 ，在使用中注意内存泄露问题和hash碰撞问题即可。使用还是很广泛的像spring中事务就用到 threadlocal 。

如有错误欢迎指正！

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