面试官：有如下场景：在多线程并发情况下，有一个共享变量，不同线程设置不同值后，各线程只想获取自己设置的值，如何实现？
小小白：使用ThreadLocal，通过ThreadLocal实例对象的set方法设置各线程自己的值，通过ThreadLocal实例对象的get方法获取各线程自己设置的值。
面试官：写一下简单的实现代码？
小小白：噼里啪啦写了如下代码。
-
public static void main(String[] args) {
-
final ThreadLocal threadLocal =
new ThreadLocal();
-
threadLocal.
set(
"hello");
-
System.
out.println(
"main thread:" + threadLocal.
get());
-
new Thread(
new Runnable() {
-
@
Override
-
public
void
run(
) {
-
threadLocal.
set(
"world");
-
System.
out.println(
"new Thread1:" + threadLocal.
get());
-
}
-
}).start();
-
new Thread(
new Runnable() {
-
@
Override
-
public
void
run(
) {
-
threadLocal.
set(
"!!!");
-
System.
out.println(
"new Thread2:" + threadLocal.
get());
-
}
-
}).start();
-
}
面试官：ThreadLocal源码有看过吗？
小小白：看过。
面试官：那说一下ThreadLocal的实现原理？
小小白：从ThreadLocal的set方法的源码开始：
-
public void set(T value) {
-
Thread t = Thread.currentThread();
-
ThreadLocalMap map = getMap(t);
-
if (map !=
null)
-
map.
set(
this,
value);
-
else
-
createMap(t,
value);
-
}
set方法的第一步是获取当前线程实例，然后通过getMap方法获取当前线程实例的threadLocals属性，threadLocals是ThreadLocalMap类型的变量，而ThreadLocalMap则是一个定制化的HashMap。
-
// ThreadLocal类中的getMap方法
-
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
-
return t.threadLocals;
-
}
-
// Thread类中声明的threadLocals变量
-
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals =
null;
如果getMap方法获取的ThreadLocalMap类型变量map不等于null，则以当前ThreadLocal实例对象为key，传入的value值为value存到这个ThreadLocalMap中，需要注意的是在实际存储的时候，key使用的是ThreadLocal的弱引用。
如果getMap方法获取的ThreadLocalMap类型变量map等于null，则调用createMap方法创建一个ThreadLocalMap实例对象，并以当前ThreadLocal实例对象为key，传入的value值为value存到这个ThreadLocalMap中。
看到这里就会明白，使用ThreadLocal时，每个线程维护一个ThreadLocalMap映射表，映射表的key是ThreadLocal实例，并且使用的是ThreadLocal的弱引用 ，value是具体需要存储的Object。
紧接着进入ThreadLocal类的get方法，这个方法的第一步也是获取当前线程，通过getMap方法获取当前线程所维护的ThreadLocalMap实例，如果ThreadLocalMap对象实例不等于null，则以当前ThreadLocal对象实例为key从ThreadLocalMap中获取所需要的值。
-
public T
get() {
-
Thread t = Thread.currentThread();
-
ThreadLocalMap map = getMap(t);
-
if (map !=
null) {
-
ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(
this);
-
if (e !=
null)
-
return (T)e.value;
-
}
-
return setInitialValue();
-
}
如果getMap方法获取到的ThreadLocalMap对象实例等于null，则调用setInitialValue方法初始化一个ThreadLocalMap，并以当前ThreadLocal实例对象为key，null值为value存到这个ThreadLocalMap中，同时返回null。
-
private T setInitialValue() {
-
T
value = initialValue();
-
Thread t = Thread.currentThread();
-
ThreadLocalMap map = getMap(t);
-
if (map !=
null)
-
map.
set(
this,
value);
-
else
-
createMap(t,
value);
-
return
value;
-
}
-
protected T initialValue() {
-
return
null;
-
}
-
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
-
return t.threadLocals;
-
}
-
void createMap(Thread t, T firstValue) {
-
t.threadLocals =
new ThreadLocalMap(
this, firstValue);
-
}
面试官：看来这部分很熟悉了，那为什么Thread类中声明的threadLocals变量是map结构的？
小小白：因为每个线程都可以关联很多个ThreadLocal变量。
面试官：你知道ThreadLocal使用不当会发生内存泄露吗？
小小白：知道。每一个Thread维护一个ThreadLocalMap映射表，映射表的key是ThreadLocal实例，并且使用的是ThreadLocal的弱引用 ，value是具体需要存储的Object。下面用一张图展示这些对象之间的引用关系，实心箭头表示强引用，空心箭头表示弱引用。
从上图可以看出，如果ThreadLocal没有外部强引用，当发生垃圾回收时，这个ThreadLocal一定会被回收(弱引用的特点是不管当前内存空间足够与否，GC时都会被回收)，这样就会导致ThreadLocalMap中出现key为null的Entry，外部将不能获取这些key为null的Entry的value，并且如果当前线程一直存活，那么就会存在一条强引用链：Thread Ref -> Thread -> ThreaLocalMap -> Entry -> value，导致value对应的Object一直无法被回收，产生内存泄露。查看源码会发现，ThreadLocal的get、set和remove方法都实现了对所有key为null的value的清除，但仍可能会发生内存泄露，因为可能使用了ThreadLocal的get或set方法后发生GC，此后不调用get、set或remove方法，为null的value就不会被清除。
面试官：这个问题如何解决？
小小白：解决办法是每次使用完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。
面试官：就你最开始写的代码，现在又有新需求，想在子线程中获取主线程threadLocal中set方法设置的值，如何实现？
小小白：使用InheritableThreadLocal，ThreadLocal threadLocal = new InheritableThreadLocal()，这样在子线程中就可以通过get方法获取到主线程set方法设置的值了。
面试官：InheritableThreadLocal是如何实现的？
小小白：InheritableThreadLocal继承了ThreadLocal，并且重写了childValue、getMap和createMap方法，当在主线程中创建InheritableThreadLocal实例对象后，通过new Thread()方式创建子线程时，进入如下代码。
-
public Thread(Runnable target) {
-
init(
null, target,
"Thread-" + nextThreadNum(),
0);
-
}
-
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
-
long stackSize) {
-
init(g, target, name, stackSize,
null);
-
}
-
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
-
long stackSize, AccessControlContext acc) {
-
if (name ==
null) {
-
throw new NullPointerException(
"name cannot be null");
-
}
-
this.name = name.toCharArray();
-
Thread parent = currentThread();
-
SecurityManager security = System.getSecurityManager();
-
if (g ==
null) {
-
if (security !=
null) {
-
g = security.getThreadGroup();
-
}
-
if (g ==
null) {
-
g = parent.getThreadGroup();
-
}
-
}
-
g.checkAccess();
-
if (security !=
null) {
-
if (isCCLOverridden(getClass())) {
-
security.checkPermission(SUBCLASS_IMPLEMENTATION_PERMISSION);
-
}
-
}
-
g.addUnstarted();
-
this.group = g;
-
this.daemon = parent.isDaemon();
-
this.priority = parent.getPriority();
-
if (security ==
null || isCCLOverridden(parent.getClass()))
-
this.contextClassLoader = parent.getContextClassLoader();
-
else
-
this.contextClassLoader = parent.contextClassLoader;
-
this.inheritedAccessControlContext =
-
acc !=
null ? acc : AccessController.getContext();
-
this.target = target;
-
setPriority(priority);
-
// 如果父线程的inheritableThreadLocals不为null
-
if (parent.inheritableThreadLocals !=
null)
-
// 通过createInheritedMap方法将父线程中inheritableThreadLocals的值复制到子线程的inheritableThreadLocals中
-
this.inheritableThreadLocals =
-
ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
-
/* Stash the specified stack size in case the VM cares */
-
this.stackSize = stackSize;
-
/* Set thread ID */
-
tid = nextThreadID();
-
}
当使用InheritableThreadLocal创建实例对象时，当前线程Thread对象中维护了一个inheritableThreadLocals变量，它也是ThreadLocalMap类型，在创建子线程的过程中，将主线程维护的inheritableThreadLocals变量的值复制到子线程维护的inheritableThreadLocals变量中，这样子线程就可以获取到主线程设置的值了。
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