ThreadLocal,你真的了解吗？

Adelle ·

更新时间:2024-11-13

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1.ThreadLocal的相关面试题

1）Java中的引用类型有哪几种？
2）每种引用类型的特点？
3）每种引用类型的场景是什么？
4）ThreadLocal你了解吗？
5）ThreadLocal应用在什么地方？
6）Thread会产生内存泄漏吗？

在学习ThreadLocal之前，先了解一下java中的四种引用，大厂面试的时候，面试官一般都是先问四种引用，然后过渡到ThreadLocal。

2.Java中的引用类型

从Java SE2开始，就提供了四种类型的引用：强引用、软引用、弱引用和虚引用。Java中提供这四种引用类型主要有两个目的：第一是可以让程序员通过代码的方式决定某些对象的生命周期；第二是有利于JVM进行垃圾回收。
1）强引用：使用最普遍的引用，比如下面的这段代码中的o和str都是强引用

Object o = new Object();
String str = "hello world";

如果一个对象具有强引用，那么它永远不会被 GC,当内存空间不足时，JVM 宁愿抛出OutOfMemoryError(OOM)，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。如果想中断强引用和某个对象之间的关联，可以显示地将引用赋值为null，这样一来的话，JVM在合适的时间就会回收该对象。

2）软引用（SoftReference）：软引用是用来描述一些有用但并不是必需的对象，在Java中用java.lang.ref.SoftReference类来表示。如果一个对象只具有软引用(Soft Reference)，当内存空间充足时，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。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。因此，这一点可以很好地用来解决OOM的问题，并且这个特性很适合用来实现缓存：比如网页缓存、图片缓存等。

mport java.lang.ref.SoftReference;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        SoftReference sr = new SoftReference(new String("hello"));
        System.out.println(sr.get());
    }
}

3）弱引用（WeakReference）：弱引用也是用来描述非必需对象的，如果一个对象只具有弱引用(Weak Reference)，其生命周期相比于软引用更加短暂。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，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，都会对它进行回收。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。在java中，用java.lang.ref.WeakReference类来表示。ThreadLocal中就是用的弱引用，具体怎么用的，下面会讲。

import java.lang.ref.WeakReference;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        WeakReference sr = new WeakReference(new String("hello"));
        System.out.println(sr.get());//hello
        System.gc();                //通知JVM的gc进行垃圾回收
        System.out.println(sr.get()); //null
    }
}

4）虚引用（PhantomReference）：虚引用和前面的软引用、弱引用不同，它并不影响对象的生命周期。在java中用java.lang.ref.PhantomReference类表示。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,永远拿不到虚引用指向的对象。

要注意的是，虚引用必须和引用队列关联使用，当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中，相当于发出一个通知。程序（垃圾回收器）可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。如果程序发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。虚引用被用来管理JVM中的堆外内存，JVM中有个DirectByteBuffer,管理操作操作系统的一小块内存（堆外内存），DirectByteBuffer没有的时候，会放到队列中，垃圾回收器发现这个虚引用被加载到队列中，就会清理堆外内存，如果不用虚引用，那么堆外内存就无法被清理，因为不是被JVM管理的。

import java.lang.ref.PhantomReference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
        PhantomReference pr = new PhantomReference(new String("hello"), queue);
        System.out.println(pr.get());
    }
}

3.ThreadLocal

1）ThreadLocal是什么？
ThreadLocal是在Thread类之外实现的一个功能（java.lang.ThreadLocal），它会为每个线程分别存储一份唯一的数据。正如它的名字所说的，它为线程提供了本地存储，也就是说你所创建出来变量对每个线程实例来说都是唯一的。当使用ThreadLocal维护变量时，ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本。通过下面这段代码，可以更好的理解。

public class ThreadLocal1 {
    volatile static Person p = new Person();
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(()->{
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(p.name);
        }).start();
        new Thread(()->{
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            p.name = "lisi";
        }).start();
    }
}
class Person {
    String name = "zhangsan";
}

结果为lisi。
现在这两个线程是互相影响的；第二个线程改了名字之后，第一个线程就能读的到了；
有的时候就想线程2的改变，不想让线程1知道，这时候怎么做？

/**
 * ThreadLocal线程局部变量
 *
 * ThreadLocal是使用空间换时间，synchronized是使用时间换空间
 * 比如在hibernate中session就存在与ThreadLocal中，避免synchronized的使用
 *
 * 运行下面的程序，理解ThreadLocal
 */
package yxxy.c_022;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ThreadLocal2 {
    static ThreadLocal tl = new ThreadLocal();
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(()->{
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(tl.get());
        }).start();
        new Thread(()->{
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            tl.set(new Person());
        }).start(); 
    }
    static class Person {
        String name = "zhangsan";
    }
}

结果为null。
ThreadLocal的意思就是，ThreadLocal里面的变量，自己的线程自己用；你别的线程里要想用的话，不好意思你自己往里扔；不能用我线程里面放的东西；相当于每个线程都有自己的变量，互相之间不会产生冲突；可以理解为person对象每个线程里面拷贝了一份，改的都是自己那份，都是自己线程本地的变量，所以空间换时间；ThreadLocal在效率上会更高一些；有一些需要加锁的对象，如果它们在使用的时候自己进行的改变，自己维护这个状态，不用通知其他线程，那么这个时候可以使用ThreadLocal；

从数据结构入手
下图为ThreadLocal的内部结构图
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作者：ewenll