ThreadLocal面试题

001什么是ThreadLocal？

从字面上理解ThreadLocal就是“线程局部变量”的意思。简单的说就是，一个ThreadLocal在一个线程中是共享的，在不同线程之间又是隔离的（每个线程都只能看到自己线程的值）。
学习一个类之前我们需要了解一个类的API，这也是我们学习类的入口。而ThreadLocal类的API相当简单。
在这里面比较重要的就是，get、set、remove了，这三个方法是对这个变量进行操作的关键。set用于赋值操作，get用于获取变量中的值，remove就是删除当前这个变量的值。需要注意的是initialValue方法会在第一次调用时被触发，用于初始化当前变量值，例如在下列代码中我们需要创建一个ThreadLocal，用于创建一个与线程绑定的Connection对象：

ThreadLocal connection = new ThreadLocal(){
    public Connection initialValue(){
        return DriverManager.getConnection(…);
    }
});

为什么我们将ThreadLocal说成变量，我们姑且可以这么理解，每个ThreadLocal实例中都可以保存一个值（基本数据类型值或者引用类型的引用值），而内部保存的值是可以修改的，而这样的特性与变量的特性及其相似，变量不就是用来保存一个值的吗？也就是说每一个ThreadLocal实例就类似于一个变量名，不同的ThreadLocal实例就是不同的变量名，它们内部会存有一个值（暂时这么理解）在后面的描述中所说的“ThreadLocal变量或者是线程变量”代表的就是ThreadLocal类的实例。我们通过重写initialValue方法指定ThreadLocal变量的初始值，默认情况下initialValue返回的是null。

002ThreadLocal的具体实现?

接下来我们就来动手实践一下，来理解前面没有理解的那句话：一个ThreadLocal在一个线程中是共享的，在不同线程之间又是隔离的（每个线程都只能看到自己线程的值）

public class ThreadLocalTest {
    private static ThreadLocal<Integer> num = new ThreadLocal<Integer>() {
        // 重写这个方法，可以修改“线程变量”的初始值，默认是null
        @Override
        protected Integer initialValue() {
            return 0;
        }
    };
 
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一号线程
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                // 在一号线程中将ThreadLocal变量设置为1
                num.set(1);
                System.out.println("一号线程中ThreadLocal变量中保存的值为：" + num.get());
            }
        }).start();
 
        // 创建二号线程
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                num.set(2);
                System.out.println("二号线程中ThreadLocal变量中保存的值为：" + num.get());
            }
        }).start();
 
        //为了让一二号线程执行完毕，让主线程睡500ms
        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        
        System.out.println("主线程中ThreadLocal变量中保存的值：" + num.get());
    }
}

上面的代码中在类中创建了一个静态的“ThreadLocal变量”，在主线程中创建两个线程，在这两个线程中分别设置ThreadLocal变量为1和2。然后等待一号和二号线程执行完毕后，在主线程中查看ThreadLocal变量的值。
程序结果及分析：
程序结果重点看的是主线程输出的是0，如果是一个普通变量，在一号线程和二号线程中将普通变量设置为1和2，那么在一二号线程执行完毕后在打印这个变量，输出的值肯定是1或者2（到底输出哪一个由操作系统的线程调度逻辑有关）。但使用ThreadLocal变量通过两个线程赋值后，在主线程程中输出的却是初始值0。在这也就是为什么“一个ThreadLocal在一个线程中是共享的，在不同线程之间又是隔离的”，每个线程都只能看到自己线程的值，这也就是ThreadLocal的核心作用：实现线程范围的局部变量。

003ThreadLocal的原理分析?

我们还是将最后结论摆在前面，每个Thread对象都有一个ThreadLocalMap，当创建一个ThreadLocal的时候，就会将该ThreadLocal对象添加到该Map中，其中键就是ThreadLocal，值可以是任意类型。也就是说，想要存入的ThreadLocal中的数据实际上并没有存到ThreadLocal对象中去，而是以这个ThreadLocal实例作为key存到了当前线程中的一个Map中去了，获取ThreadLocal的值时同样也是这个道理。这也就是为什么ThreadLocal可以实现线程之间隔离的原因了。
总结：
1）ThreadLocal的作用：实现线程范围内的局部变量，即ThreadLocal在一个线程中是共享的，在不同线程之间是隔离的。
2）ThreadLocal的原理：ThreadLocal存入值时使用当前ThreadLocal实例作为key，存入当前线程对象中的Map中去。最开始在看源码之前，我以为是以当前线程对象作为key将对象存入到ThreadLocal中的Map中去。

004ThreadLocal和Synchonized区别？

两者都用于解决多线程并发访问。但是ThreadLocal与synchronized有本质的区别。Synchronized用于线程间的数据共享，而ThreadLocal则用于线程间的数据隔离。Synchronized是利用锁的机制，使变量或代码块在某一时该只能被一个线程访问。而ThreadLocal为每一个线程都提供了变量的副本，使得每个线程在某一时间访问到的并不是同一个对象，这样就隔离了多个线程对数据的数据共享。而Synchronized却正好相反，它用于在多个线程间通信时能够获得数据共享。

005ThreadLocal内存泄漏以及解决方案？

如果ThreadLocal没有外部强引用，那么在发生垃圾回收的时候，ThreadLocal就必定会被回收，而ThreadLocal又作为Map中的key，ThreadLocal被回收就会导致一个key为null的entry，外部就无法通过key来访问这个entry，垃圾回收也无法回收，这就造成了内存泄漏
解决方案：每次使用完ThreadLocal都调用它的remove()方法清除数据，或者按照JDK建议将ThreadLocal变量定义成private static，这样就一直存在ThreadLocal的强引用，也就能保证任何时候都能通过ThreadLocal的弱引用访问到Entry的value值，进而清除掉。