面试题：Java 中的 ThreadLocal 是如何实现线程资源隔离的？

ThreadLocal 通过为每个线程维护一个独立的变量副本，实现了线程之间的资源隔离。其核心实现依赖于 Thread 类中的 ThreadLocalMap，以下是其工作原理的详细说明：

1. ThreadLocal 的核心结构

每个 Thread 对象内部都有一个 ThreadLocalMap，它是一个自定义的哈希表，用于存储线程本地变量。
ThreadLocalMap 的键是 ThreadLocal 对象，值是该线程对应的变量副本。

2. ThreadLocal 的工作机制

当调用 ThreadLocal.set(value) 时，ThreadLocal 会获取当前线程的 ThreadLocalMap，并将当前 ThreadLocal 对象作为键，value 作为值存储到 ThreadLocalMap 中。
当调用 ThreadLocal.get() 时，ThreadLocal 会从当前线程的 ThreadLocalMap 中获取与当前 ThreadLocal 对象关联的值。

3. 源码分析

ThreadLocal.set(value) 的实现：

public void set(T value) {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = t.threadLocals; // 获取当前线程的 ThreadLocalMap
    if (map != null) {
        map.set(this, value); // 将当前 ThreadLocal 对象作为键，value 作为值存储
    } else {
        t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, value); // 初始化 ThreadLocalMap
    }
}

ThreadLocal.get() 的实现：

public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = t.threadLocals; // 获取当前线程的 ThreadLocalMap
    if (map != null) {
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this); // 获取与当前 ThreadLocal 对象关联的值
        if (e != null) {
            return (T) e.value;
        }
    }
    return setInitialValue(); // 如果未初始化，则设置初始值
}

ThreadLocalMap 的结构：
ThreadLocalMap 是一个自定义的哈希表，使用 ThreadLocal 对象的弱引用作为键，值是对应的线程本地变量。

4. 线程资源隔离的实现

每个线程都有自己的 ThreadLocalMap，因此不同线程的 ThreadLocal 变量是相互独立的。
即使多个线程使用同一个 ThreadLocal 对象，每个线程也只能访问和修改自己 ThreadLocalMap 中的值，从而实现了线程资源隔离。

5. 示例代码

public class ThreadLocalDemo {
    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。

6. 注意事项

内存泄漏问题：
- ThreadLocalMap 的键是 ThreadLocal 对象的弱引用，但值是强引用。如果 ThreadLocal 对象被回收，但线程仍然存活，可能会导致值无法被回收，从而引发内存泄漏。
- 解决方法是使用完 ThreadLocal 后，调用 remove() 方法清理线程本地变量。
线程池中的问题：
- 在线程池中，线程是复用的，如果不清理 ThreadLocal 变量，可能会导致数据混乱。
- 需要在任务执行完成后显式调用 ThreadLocal.remove()。