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。img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：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ThreadLocalprivate 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：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.classpublic 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。理解二件事就都清楚了：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：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:HashMap详解：参考安琪拉，公众号：安琪拉的博客一个HashMap跟面试官扯了半个小时ThreadlocalMap既没有链表，也没有红黑树，采用的是开放定址法 ，是这样，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。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