面试题：为什么在 Java 中需要使用 ThreadLocal？

ThreadLocal 是 Java 中用于实现线程本地存储的类。它的主要作用是为每个线程提供一个独立的变量副本，从而避免多线程环境下的共享资源竞争问题。以下是需要使用 ThreadLocal 的常见场景和原因：

1. 线程隔离

在多线程环境中，如果多个线程共享同一个变量，可能会导致数据竞争和不一致的问题。
ThreadLocal 为每个线程创建一个独立的变量副本，每个线程只能访问和修改自己的副本，从而实现了线程之间的数据隔离。

2. 避免同步开销

如果使用 synchronized 或 volatile 来保证线程安全，可能会引入额外的性能开销。
ThreadLocal 通过为每个线程维护独立的变量副本，避免了线程之间的竞争，从而无需使用同步机制，提升了性能。

3. 上下文传递

在一些框架或应用中，需要在方法调用链中传递上下文信息（如用户会话信息、事务 ID 等）。
如果通过方法参数显式传递这些信息，会导致代码冗余和耦合。
使用 ThreadLocal 可以将这些上下文信息存储在线程本地变量中，在需要时直接从当前线程中获取，简化了代码设计。

4. 线程安全的工具类

某些工具类（如 SimpleDateFormat）是非线程安全的，如果在多线程环境中共享使用，可能会导致数据错误。
通过 ThreadLocal，可以为每个线程创建一个独立的工具类实例，从而避免线程安全问题。

5. 数据库连接管理

在数据库连接池中，通常需要为每个线程分配一个独立的数据库连接。
使用 ThreadLocal 可以轻松实现线程与连接的绑定，确保每个线程使用的连接是独立的。

示例代码：

public class ThreadLocalExample {
    private static final ThreadLocal<Integer> threadLocalValue = ThreadLocal.withInitial(() -> 0);

    public static void main(String[] args) {
        Runnable task = () -> {
            int value = threadLocalValue.get();
            value += 1;
            threadLocalValue.set(value);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + threadLocalValue.get());
        };

        Thread thread1 = new Thread(task);
        Thread thread2 = new Thread(task);

        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

输出：

Thread-0: 1
Thread-1: 1

每个线程都有自己独立的 threadLocalValue，互不干扰。

注意事项：

内存泄漏问题：
- 如果线程池中的线程长时间存活，且 ThreadLocal 没有被清理，可能会导致内存泄漏。
- 解决方法是使用完 ThreadLocal 后，调用 remove() 方法清理线程本地变量。
不适合存储大量数据：
- ThreadLocal 是为存储少量线程本地数据设计的，如果存储大量数据，可能会导致内存占用过高。