应届生投腾讯，被面试官问了8个和 ThreadLocal 相关的问题。

问：谈一谈ThreadLocal的结构。

ThreadLocal内部维护了一个ThreadLocalMap静态内部类，ThreadLocalMap中又维护了一个Entry静态内部类，和Entry数组。

Entry类继承弱引用类WeakReference，Entry类有一个有参构造函数，参数为ThreadLocal和value值，构造方法函数内部会调用父类有参构造函数，ThreadLocal作为父类有参构造函数的参数。

其底层数据结构可以看成是一个hash表，索引是通过原子类AtomicInteger、HASH_INCREMENT（ = 0x61c88647）和Entry[ ]的长度而来。

索引 = ThreadLocal#nextHashCode & (Entry[]#length - 1)

nextHashCode = AtomicInteger#getAndAdd(HASH_INCREMENT)

问：你知道ThreadLocal是如何保证线程隔离的么？

在Thread内部，维护了ThreadLocal.ThreadLocalMap这个对象threadLocals，在Thread.currentThread获取当前线程时，会初始化当前线程的threadLocals。

也就是说，每个Thread内部都有一个ThreadLocalMap,ThreadLocalMap伴随着Thread的整个生命周期，也会随着线程的销毁而终结

在这里插入图片描述
问：你知道ThreadLocal和Synchronized的区别吗？

都能对数据进行线程隔离吧，Synchronized是用时间换空间，ThreadLocal使用空间换时间。

问：为什么ThreadLocal所谓的Key（ThreadLocal）为弱引用，为什么Value不能为弱引用对象呢？

对于key（ThreadLocal）为弱引用问题：如果key为强引用，引用的ThreadLocal的对象被回收了，但是ThreadLocalMap还持有ThreadLocal的强引用，如果没有手动删除，ThreadLocal不会被回收，导致Entry内存泄漏。

反之，如果key为弱引用，引用的ThreadLocal的对象被回收了，由于ThreadLocalMap持有ThreadLocal的弱引用，即使没有手动删除，ThreadLocal也会被回收。value在下一次ThreadLocalMap调用set,get，remove的时候会被清除。

对于value为什么为强引用不使用弱引用的问题：如果value为弱引用，当value对象被回收了，ThreadLocalMap还持有value的弱引用，也会被回收，这样就会出现，存在key值，而value值不存在，这样的情况是不允许的。所以使用value使用强引用，当key被回收掉，在调用set、get、remove方法时会将key失效的value值清除掉。

问：ThreadLocal会造成内存泄漏么？

使用完ThreadLocal，没有正确的调用remove方法去清理，就会造成内存泄漏，虽然调用set和get方法的时候也会清理失效的key和对应的value，但是这并不是及时的，比如下面这个案例：

每个线程恰好只使用了一次set方法，没有及时地调用remove方法，这样很容易造成内存泄露，知道内存溢出。


import java.util.concurrent.*;
/**
 * -Xmx5m :设置堆内存为5m
 */
public class ThreadLocalTest {

    static ThreadLocal<byte[]> threadLocal = new ThreadLocal<>();
    static ThreadPoolExecutor executorService = new ThreadPoolExecutor(10, 
                                                    20, 
                                                    60, 
                                                    TimeUnit.SECONDS,
                                                    new LinkedBlockingDeque<>(100),
                                                    Executors.defaultThreadFactory());
    public static void main(String[] args) {
        
        executorService.execute(() -> {
            threadLocal.set(new byte[1024 * 1024 * 2]);
        });
        
        executorService.execute(() -> {
            threadLocal.set(new byte[1024 * 1024 * 2]);
        });
    }
}

问：那如何才能正确的使用ThreadLocal呢？

用 private fianl static 修饰，主要使用为threadLocal作为每个线程内部的map的key，所以不需要总是创建，维持一个就可以，再者是因为static修饰，其就属于类本身，生命周期跟随类一致。因为ThreadLocal作为key，并且为弱引用，所以用private fianl static修饰，会防止threadLocal被gc掉，防止内存泄漏。
当然，在finally块中调用ThreadLocal#remove方法，就显得尤为重要。否则不仅可能会造成内存泄漏，在使用线程池的情况下还可能会读到脏数据。

问：那你谈谈ThreadLocal底层的这个hash表

这个hash表是一个Entry[]，默认容量的是16，扩容因子是2/3，通过开放寻址法解决hash冲突，每次的索引值是通过如下得到（伪代码）

索引 = ThreadLocal#nextHashCode & (Entry[]#length - 1)

// 保证索引的原子性
nextHashCode = AtomicInteger#getAndAdd(HASH_INCREMENT)

HASH_INCREMENT魔术值为0x61c88647，这个数是通过斐波那契散列求出来的

魔数 = 黄金分割比 (0.618)*2^32

每次扩容都会扩大2倍，这样的好处是减少Hash碰撞，让数据更散列更均匀的分布，更充分的利用数组的空间。

原因如下：
当数组的长度为2的幂次方时，len - 1的二进制为1...1...1，做&运算时，取决于key.threadLocalHashCode，也就是说key.threadLocalHashCode本身符合均匀分布，Hash算法的结果就是均匀的。

索引 = key.threadLocalHashCode & (len - 1)

在set方法的时候，如果发现有失效的key，就会去清除失效的key和对应的value。

清理的逻辑是：

从数组的当前坐标（失效key）向前遍历，找到最前面的失效的key，记录下来（假设此位置为a）。

再从数组的当前坐标（失效key）向后遍历，此时

如果遇到同样的key就先替换，再开始从记录下来的位置a到此位置开始清理，清理过程中，如果发现此区间内存在有效的key，那么将这些key重新hash，放到别的位置上（因为采用了开放寻址法）
如果没遇到同样的key，找到最后的失效的key，在这个区间开始清理。

在这里插入图片描述

问：你知道父线程和子线程如何共享ThreadLocal吗？

可以用InheritableThreadLocal

InheritableThreadLocal实现子线程可以访问父线程的线程变量的实现原理如下：

InheritableThreadLocal通过重写createMap 和 getMap 方法让本地变量保存到了具体线程的inheritableThreadLocal变量中
线程通过调用inheritableThreadLocal实例的set或get方法时，就会创建当前线程的inheritableThreadLocal变量
当父线程创建子线程时，构造函数会把父线程中的inheritableThreadLocal变量里面的本地变量值复制一份保存到子线程的inheritableThreadLocal变量里

案例：

public class ThreadLocalTest {

    static InheritableThreadLocal<String> threadLocal = new InheritableThreadLocal<>();
  	static ThreadPoolExecutor executorService = new ThreadPoolExecutor(10,20,60,TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingDeque<>(100),Executors.defaultThreadFactory());
    public static void main(String[] args) {
        threadLocal.set("hello");

        executorService.execute(() -> {
            System.out.println(threadLocal.get() + "=====1");
        });

        executorService.execute(() -> {
            System.out.println(threadLocal.get() + "=====2");
        });
    }
}