面试题: 谈一谈对 ThreadLocal 的理解

目的

学习记录, 面试准备

资源

核心结论

线程之间资源隔离, 线程内资源共享.

原理

每个线程内有一个 ThreadLocalMap 类型的成员变量, 用来存储资源对象
① 调用 set(), 就是以 ThreadLocal 自己作为key, 资源对象作为 value, 存入到当前线程的 ThreadLocalMap 中
② 调用 get(), 就是以 ThreadLocal 自己作为key, 到当前线程中查找关联的资源值
③ 调用 remove(), 就是以 ThreadLocal 自己作为key, 移除当前线程关联的资源值

代码演示

/**
 * TestThreadLocal: 线程之间资源隔离, 线程内资源共享
 *
 * @author xiaozhengN 571457082@qq.com
 * @since 2022-11-27 22:12:39
 **/
@Slf4j
public class TestThreadLocal {
    public static void main(String[] args) {
        test1();
        test2();
    }

    /**
     * 多个线程调用, 得到的是自己的Connection对象
     */
    private static void test1() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> log.info("当前线程: {}, Connection: {}", Thread.currentThread().getName(), Utils.getConnection()), "test1Thread" + (i + 1)).start();
        }
    }

    /**
     * 一个线程内调用, 得到的是同一个Connection对象
     */
    private static void test2() {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            new Thread(() -> {
                log.info("当前线程: {}, Connection: {}", Thread.currentThread().getName(), Utils.getConnection());
                log.info("当前线程: {}, Connection: {}", Thread.currentThread().getName(), Utils.getConnection());
            }, "test2Thread" + (i + 1)).start();

        }
    }

    static class Utils {
        // 线程隔离
        private static final ThreadLocal<Connection> threadLocal = new ThreadLocal<>();

        /**
         * 获取连接
         *
         * @return Connection对象
         */
        public static Connection getConnection() {
            Connection connection = threadLocal.get();
            if (connection == null) {
                connection = innerGetConnection();
                threadLocal.set(connection);
            }
            return connection;
        }

        private static Connection innerGetConnection() {
            try {
                return DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/bos?useSSL=false", "root", "root");
            } catch (SQLException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
}
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其他

为什么 ThreadLocalMap 中的key要设计为弱引用

① Thread 可能需要长时间运行(如线程池中的线程), 如果 key 不再使用, 需要 GC 去回收.
② 但 GC 仅仅是释放 key 可内存, 后续还要根据 key 是否为 null 来进一步释放value的内存, 释放时机如下:
2.1 获取 key 发现 null key
2.2 set key时, 会使用启发式扫描, 清除临近的 null key, 启发次数与元素个数, 是否发现null key有关
2.3 remove时(推荐), 因为一般使用 ThreadLocal 时都把它作为静态变量, 因此 GC 无法回收.