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面试官问到ThreadLocal的问题怎么回答

本篇内容主要讲解“面试官问到ThreadLocal的问题怎么回答”，感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷，实用性强。下面就让小编来带大家学习“面试官问到ThreadLocal的问题怎么回答”吧!

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开场

杭州某商务楼里，正发生着一起求职者和面试官的battle。

面试官：你先自我介绍一下。

安琪拉：面试官你好，我是草丛三婊，最强中单(妲己不服)，草地摩托车车手，第21套广播体操推广者，火的传人安琪拉，这是我的简历，请过目。

面试官：看你简历上写熟悉多线程编程，熟悉到什么程度?

安琪拉：精通。

对。。。，你没看错，问就是“精通”，把666打在评论区。

面试官：

[心想] 莫不是个憨批，上来就说自己精通，谁把精通挂嘴上，莫不是个愣头青嘞!

面试官：那我们开始吧。用过Threadlocal 吧?

安琪拉：用过。

面试官：那你跟我讲讲 ThreadLocal 在你们项目中的用法吧。

安琪拉：我们项目属于保密项目，无可奉告，你还是换个问题吧!

面试官：那说个不保密的项目，或者你直接告诉我Threadlocal 的实现原理吧。

正题

安琪拉：show time。。。

安琪拉：举个栗子，我们支付宝每秒钟同时会有很多用户请求，那每个请求都带有用户信息，我们知道通常都是一个线程处理一个用户请求，我们可以把用户信息丢到Threadlocal里面，让每个线程处理自己的用户信息，线程之间互不干扰。

面试官：等等，问你个私人问题，为什么从支付宝跑出来面试，受不了PUA了吗?

安琪拉：PUA我，不存在的，能PUA我的人还没出生呢!公司食堂吃腻了，想换换口味。

面试官：那你来给我讲讲Threadlocal是干什么的?

安琪拉：Threadlocal 主要用来做线程变量的隔离，这么说可能不是很直观。

还是说前面提到的例子，我们程序在处理用户请求的时候，通常后端服务器是有一个线程池，来一个请求就交给一个线程来处理，那为了防止多线程并发处理请求的时候发生串数据，比如AB线程分别处理安琪拉和妲己的请求，A线程本来处理安琪拉的请求，结果访问到妲己的数据上了，把妲己支付宝的钱转走了。

所以就可以把安琪拉的数据跟A线程绑定，线程处理完之后解除绑定。

面试官问到ThreadLocal的问题怎么回答

面试官：那把你刚才说的场景用伪代码实现一下，来笔给你!

安琪拉：ok

//存放用户信息的ThreadLocal private static final ThreadLocal userInfoThreadLocal = new ThreadLocal<>();  public Response handleRequest(UserInfo userInfo) {   Response response = new Response();   try {     // 1.用户信息set到线程局部变量中     userInfoThreadLocal.set(userInfo);     doHandle();   } finally {     // 3.使用完移除掉     userInfoThreadLocal.remove();   }    return response; }      //业务逻辑处理 private void doHandle () {   // 2.实际用的时候取出来   UserInfo userInfo = userInfoThreadLocal.get();   //查询用户资产   queryUserAsset(userInfo); }

1.2.3 步骤很清楚了。

面试官：那你跟我说说Threadlocal 怎么实现线程变量的隔离的?

安琪拉：Oh, 这么快进入正题，我先给你画个图，如下：

面试官问到ThreadLocal的问题怎么回答

面试官：图我看了，那你对着前面你写的代码讲一下对应图中流程。

安琪拉：没问题

  • 首先我们通过ThreadLocal

    userInfoThreadLocal = new ThreadLocal()  初始化了一个Threadlocal 对象，就是上图中说的Threadlocal 引用，这个引用指向堆中的ThreadLocal 对象;

  • 然后我们调用userInfoThreadLocal.set(userInfo); 这里做了什么事呢?

我们把源代码拿出来，看一看就清晰了。

我们知道 Thread 类有个 ThreadLocalMap 成员变量，这个Map key是Threadlocal  对象，value是你要存放的线程局部变量。

# Threadlocal类 Threadlocal.class  public void set(T value) {   //获取当前线程Thread，就是上图画的Thread 引用   Thread t = Thread.currentThread();    //Thread类有个成员变量ThreadlocalMap，拿到这个Map   ThreadLocalMap map = getMap(t);   if (map != null)     //this指的就是Threadlocal对象     map.set(this, value);   else     createMap(t, value); }  ThreadLocalMap getMap(Thread t) {   //获取线程的ThreadLocalMap   return t.threadLocals; }  void createMap(Thread t, T firstValue) {   //初始化   t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); }
# Thread类 Thread.class public class Thread implements Runnable {     //每个线程都有自己的ThreadLocalMap 成员变量     ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null; }

这里是在当前线程对象的ThreadlocalMap中put了一个元素(Entry)，key是Threadlocal对象，value是userInfo。

理解两件事就都清楚了：

ThreadLocalMap 类的定义在 Threadlocal中。

  • 第一，Thread 对象是Java语言中线程运行的载体，每个线程都有对应的Thread 对象，存放线程相关的一些信息，

  • 第二，Thread类中有个成员变量ThreadlocalMap，你就把他当成普通的Map，key存放的是Threadlocal对象，value是你要跟线程绑定的值(线程隔离的变量)，比如这里是用户信息对象(UserInfo)。

面试官：你刚才说Thread 类有个 ThreadlocalMap 属性的成员变量，但是ThreadlocalMap 的定义却在Threadlocal  中，为什么这么做?

安琪拉：我们看下ThreadlocalMap的说明

class ThreadLocalMap * ThreadLocalMap is a customized hash map suitable only for * maintaining thread local values. No operations are exported * outside of the ThreadLocal class. The class is package private to * allow declaration of fields in class Thread.  To help deal with * very large and long-lived usages, the hash table entries use * WeakReferences for keys. However, since reference queues are not * used, stale entries are guaranteed to be removed only when * the table starts running out of space.

大概意思是ThreadLocalMap 就是为维护线程本地变量而设计的，只做这一件事情。

这个也是为什么 ThreadLocalMap 是Thread的成员变量，但是却是Threadlocal  的内部类(非public，只有包访问权限，Thread和Threadlocal都在java.lang  包下)，就是让使用者知道ThreadLocalMap就只做保存线程局部变量这一件事的。

面试官：既然是线程局部变量，那为什么不用线程对象(Thread对象)作为key，这样不是更清晰，直接用线程作为key获取线程变量?

安琪拉：这样设计会有个问题，比如:  我已经把用户信息存在线程变量里了，这个时候需要新增加一个线程变量，比方说新增用户地理位置信息，我们ThreadlocalMap  的key用的是线程，再存一个地理位置信息，key都是同一个线程(key一样)，不就把原来的用户信息覆盖了嘛。Map.put(key,value)  操作熟悉吧，所以网上有些文章说ThreadlocalMap使用线程作为key是瞎扯的。

面试官：那新增地理位置信息应该怎么做?

安琪拉：新创建一个Threadlocal对象就好了，因为ThreadLocalMap的key是Threadlocal 对象，比如新增地理位置，我就再  Threadlocal < Geo> geo = new Threadlocal(),  存放地理位置信息，这样线程的ThreadlocalMap里面会有二个元素，一个是用户信息，一个是地理位置。

面试官：ThreadlocalMap 是什么数据结构实现的?

安琪拉：跟HashMap 一样，也是数组实现的。

代码如下：

class ThreadLocalMap {  //初始容量  private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;  //存放元素的数组  private Entry[] table;  //元素个数  private int size = 0; }

table  就是存储线程局部变量的数组，数组元素是Entry类，Entry由key和value组成，key是Threadlocal对象，value是存放的对应线程变量

我们前面举得例子，数组存储结构如下图：

面试官问到ThreadLocal的问题怎么回答

面试官：ThreadlocalMap 发生hash冲突怎么办?跟HashMap 有什么区别?

安琪拉：【心想】第一次碰到有问ThreadlocalMap哈希冲突的，这个面试越来越有意思了。

说道：有区别的，对待哈希冲突，HashMap采用的链表 + 红黑树的形式，如下图，链表长度过长(>8) 就会转成红黑树:

面试官问到ThreadLocal的问题怎么回答

ThreadlocalMap既没有链表，也没有红黑树，采用的是链地址法，  链地址法就是如果发生冲突，ThreadlocalMap直接往后找相邻的下一个节点，如果相邻节点为空，直接存进去，如果不为空，继续往后找，直到找到空的，把元素放进去，或者元素个数超过数组长度阈值，进行扩容。

如下图：还是以之前的例子讲解，ThreadlocalMap 数组长度是4，现在存地理位置的时候发生hash冲突(位置1已经有数据)，那就把往后找，发现2  这个位置为空，就直接存放在2这个位置。

面试官问到ThreadLocal的问题怎么回答

源代码(如果阅读起来困难，可以看完后文回过头来阅读):

private void set(ThreadLocal key, Object value) {   Entry[] tab = table;   int len = tab.length;   // hashcode & 操作其实就是 %数组长度取余数，例如：数组长度是4，hashCode % (4-1) 就找到要存放元素的数组下标   int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);    //找到数组的空槽（=null），一般ThreadlocalMap存放元素不会很多   for (Entry e = tab[i];        e != null; //找到数组的空槽（=null）        e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {     ThreadLocal k = e.get();      //如果key值一样，算是更新操作，直接替换     if (k == key) {       e.value = value;       return;     }   //key为空，做替换清理动作，这个后面聊WeakReference的时候讲     if (k == null) {       replaceStaleEntry(key, value, i);       return;     }   }  //新new一个Entry   tab[i] = new Entry(key, value);   //数组元素个数+1   int sz = ++size;   //如果没清理掉元素或者存放元素个数超过数组阈值，进行扩容   if (!cleanSomeSlots(i, sz) && sz >= threshold)     rehash(); }  //顺序遍历 +1 到了数组尾部，又回到数组头部（0这个位置） private static int nextIndex(int i, int len) {   return ((i + 1 < len) ? i + 1 : 0); }  // get()方法，根据ThreadLocal key获取线程变量 private Entry getEntry(ThreadLocal key) {   //计算hash值 & 操作其实就是 %数组长度取余数，例如：数组长度是4，hashCode % (4-1) 就找到要查询的数组地址   int i = key.threadLocalHashCode & (table.length - 1);   Entry e = table[i];   //快速判断 如果这个位置有值，key相等表示找到了，直接返回   if (e != null && e.get() == key)     return e;   else     return getEntryAfterMiss(key, i, e); //miss之后顺序往后找（链地址法，这个后面再介绍） }

面试官：我看你最前面图中画的ThreadlocalMap 中key是  WeakReference类型，能讲讲Java中有几种类似的引用，什么区别吗?

安琪拉：可以

  • 强引用是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用，那垃圾回收器绝不会回收它，当内存空间不足时，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。

  • 如果一个对象只具有软引用，则内存空间充足时，垃圾回收器就不会回收它;如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。

  • 弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描内存区域时，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。

  • 虚引用顾名思义，就是形同虚设。与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。

妥妥的八股文啊!尴尬(─.─|||。

面试官：那你能讲讲为什么ThreadlocalMap 中key 设计成 WeakReference(弱引用)类型吗?

安琪拉：可以的，为了尽最大努力避免内存泄漏。

面试官：能详细讲讲吗?为什么是尽最大努力，你前面也讲被WeakReference 引用的对象会直接被GC(内存回收器)  回收，为什么不是直接避免了内存泄漏呢?

安琪拉：我们还是看下下面这张图：

面试官问到ThreadLocal的问题怎么回答

private static final ThreadLocal userInfoThreadLocal = new ThreadLocal<>(); userInfoThreadLocal.set(userInfo);

这里的引用关系是userInfoThreadLocal  引用了ThreadLocal对象，这是个强引用，ThreadLocal对象同时也被ThreadlocalMap的key引用，这是个WeakReference引用，我们前面说GC要回收ThreadLocal对象的前提是它只被WeakReference引用，没有任何强引用。

为了方便大家理解弱引用，我写了段Demo程序

public static void main(String[] args) {   Object angela = new Object();   //弱引用   WeakReference weakReference = new WeakReference<>(angela);   //angela和弱引用指向同一个对象   System.out.println(angela);//java.lang.Object@4550017c   System.out.println(weakReference.get());//java.lang.Object@4550017c    //将强引用angela置为null，这个对象就只剩下弱引用了,内存够用，弱引用也会被回收   angela = null;    System.gc();//内存够用不会自动gc，手动唤醒gc   System.out.println(angela);//null   System.out.println(weakReference.get());//null }
可以看到一旦一个对象只被弱引用引用，GC的时候就会回收这个对象。
所以只要ThreadLocal对象如果还被  userInfoThreadLocal(强引用) 引用着，GC是不会回收被WeakReference引用的对象的。
面试官：那既然ThreadLocal对象有强引用，回收不掉，干嘛还要设计成WeakReference类型呢?
安琪拉：ThreadLocal的设计者考虑到线程往往生命周期很长，比如经常会用到线程池，线程一直存活着，根据JVM 根搜索算法，一直存在 Thread  -> ThreadLocalMap -> Entry(元素)这样一条引用链路,  如下图，如果key不设计成WeakReference类型，是强引用的话，就一直不会被GC回收，key就一直不会是null，不为null  Entry元素就不会被清理(ThreadLocalMap是根据key是否为null来判断是否清理Entry)
面试官问到ThreadLocal的问题怎么回答
所以ThreadLocal的设计者认为只要ThreadLocal  所在的作用域结束了工作被清理了，GC回收的时候就会把key引用对象回收，key置为null，ThreadLocal会尽力保证Entry清理掉来最大可能避免内存泄漏。
来看下代码：
//元素类 static class Entry extends WeakReference> {   /** The value associated with this ThreadLocal. */   Object value; //key是从父类继承的，所以这里只有value    Entry(ThreadLocal k, Object v) {     super(k);     value = v;   } }  //WeakReference 继承了Reference，key是继承了范型的referent public abstract class Reference {   //这个就是被继承的key   private T referent;    Reference(T referent) {     this(referent, null);   } }
Entry 继承了WeakReference类，Entry 中的 key 是WeakReference类型的，在Java 中当对象只被  WeakReference 引用，没有其他对象引用时，被WeakReference 引用的对象发生GC 时会直接被回收掉。
面试官：那如果Threadlocal 对象一直有强引用，那怎么办?岂不是有内存泄漏风险。
安琪拉：最佳实践是用完手动调用remove函数。
我们看下源码：
class Threadlocal {   public void remove() {       //这个是拿到线程的ThreadLocalMap       ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());       if (m != null)         m.remove(this); //this就是ThreadLocal对象，移除，方法在下面   } }  class ThreadlocalMap {   private void remove(ThreadLocal key) {     Entry[] tab = table;     int len = tab.length;     //计算位置     int i = key.threadLocalHashCode & (len-1);     for (Entry e = tab[i];          e != null;          e = tab[i = nextIndex(i, len)]) {       //清理       if (e.get() == key) {         e.clear();         expungeStaleEntry(i); //清理空槽         return;       }    }  } }  //这个方法就是做元素清理 private int expungeStaleEntry(int staleSlot) {   Entry[] tab = table;   int len = tab.length;    //把staleSlot的value置为空，然后数组元素置为空   tab[staleSlot].value = null;   tab[staleSlot] = null;   size--; //元素个数-1    // Rehash until we encounter null   Entry e;   int i;   for (i = nextIndex(staleSlot, len);        (e = tab[i]) != null;        i = nextIndex(i, len)) {     ThreadLocal k = e.get();     //k 为null代表引用对象被GC回收掉了     if (k == null) {       e.value = null;       tab[i] = null;       size--;     } else {       //因为元素个数减少了，就把后面的元素重新hash       int h = k.threadLocalHashCode & (len - 1);       //hash地址不相等，就代表这个元素之前发生过hash冲突(本来应该放在这没放在这)，       //现在因为有元素被移除了，很有可能原来冲突的位置空出来了，重试一次       if (h != i) {         tab[i] = null;          //继续采用链地址法存放元素         while (tab[h] != null)           h = nextIndex(h, len);         tab[h] = e;       }     }   }   return i; }
面试官：你有没有用Threadlocal的工程实际经历，给我讲讲。
安琪拉：有啊!
之前我跟你们一面面试官聊过，我是怎么把支付宝后台负责的系统四十几个核心rpc接口性能大幅度提升的，下面这个就是其中一个接口切流之后的效果，其中就用到了Threadlocal。图片
面试官问到ThreadLocal的问题怎么回答
面试官：嗯，说说。
安琪拉：我刚才说有四十多个接口要做技改优化，那风险是很高的，我需要保证接口切换后业务不受影响，也叫等效切换。
流程是这样的：
  • 把这四十多个接口按照业务含义定义了接口常量名称，比如接口名alipay.quickquick.follow.angela;
  • 按照接口的流量从低到高开始切流，提前配置中心配置好每个接口的切流比例和用户白名单;
  • 切流也有讲究，先按照userId白名单切，再按照userId尾号切百分比，完全没问题再完整切;
  • 在顶层抽象模版方法的入口通过ThreadLocal  Set 接口名，把接口名塞进去;
然后我在切流的地方通过ThreadLocal  获取接口名，用于接口切流判断切流;
面试官：最后一个问题，如果我有很多变量都要塞到ThreadlocalMap中，那岂不是要申明很多个Threadlocal  对象?有没有好的解决办法。
安琪拉：我们的最佳实践是搞个再封装一下，把ThreadLocalMap 的value  弄成Map就好了，这样只要一个Threadlocal 对象就好了。
面试官：能详细讲讲吗?
安琪拉：讲不动了，太累了。
面试官：讲讲。
安琪拉：真不想讲了。
面试官：那今天先到这，您出了这个门右拐，回去等通知吧!
到此，相信大家对“面试官问到ThreadLocal的问题怎么回答”有了更深的了解，不妨来实际操作一番吧！这里是创新互联网站，更多相关内容可以进入相关频道进行查询，关注我们，继续学习！
            
            
                            

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