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Java ThreadLocal的使用詳解

瀏覽:3日期:2022-08-12 15:56:53
目錄1. 應(yīng)用場景1.1. 保障線程安全1.2. 顯示傳遞參數(shù)2. 實現(xiàn)原理3. 注意事項

ThreadLocal是線程私有的局部變量存儲容器,可以理解成每個線程都有自己專屬的存儲容器,用來存儲線程私有變量。ThreadLocal 在日常開發(fā)框架中應(yīng)用廣泛,但用不好也會出現(xiàn)各種問題,本文就此講解一下。

1. 應(yīng)用場景

ThreadLocal 的常見應(yīng)用場景有兩種:

多線程并發(fā)場景中,用來保障線程安全。 處理較為復(fù)雜的業(yè)務(wù)時,使用ThreadLocal代替參數(shù)的顯示傳遞。 1.1. 保障線程安全

多線程訪問同一個共享變量的時候容易出現(xiàn)并發(fā)問題,特別是多個線程對一個變量進(jìn)行寫入的時候,為了保證線程安全,一般使用者在訪問共享變量的時候需要進(jìn)行額外的同步措施才能保證線程安全性,如:synchronized、Lock之類的鎖。

ThreadLocal是除了加鎖這種同步方式之外的一種,規(guī)避多線程訪問出現(xiàn)線程不安全的方法。當(dāng)我們在創(chuàng)建一個變量后,如果每個線程對其進(jìn)行訪問的時候訪問的都是線程自己的變量,這樣就不會存在線程不安全問題。

ThreadLocal是JDK包提供的,它提供線程本地變量,如果創(chuàng)建一個ThreadLocal變量,那么訪問這個變量的每個線程都會有這個變量的一個副本,在實際多線程操作的時候,操作的是自己本地內(nèi)存中的變量,從而規(guī)避了線程安全問題。

1.2. 顯示傳遞參數(shù)

這里舉幾個例子:

示例1:獲取接口的當(dāng)前請求用戶在后臺接口業(yè)務(wù)邏輯的全過程中,如果需要在多個地方獲取當(dāng)前請求用戶的信息。通常的一種做法就是:在接口請求時,通過過濾器、攔截器、AOP等方式,從session或token中獲取當(dāng)前用戶信息,存入ThreadLocal中。

在整個接口處理過程中,如果沒有另外創(chuàng)建線程,都可以直接從ThreadLocal變量中獲取當(dāng)前用戶,而無需再從Session、token中驗證和獲取用戶。這種方案設(shè)計不僅提高性能,最重要的是將原本復(fù)雜的邏輯和代碼實現(xiàn),變得簡潔明了。例如下面的這個例子:

(1)定義ThreadLocal變量:UserProfileThread.java

public class UserProfileThread { private static ThreadLocal<UserProfile> USER_PROFILE_TL =new ThreadLocal<>(); public static void setUserProfile(UserProfile userProfile){USER_PROFILE_TL.set(userProfile); } public static UserProfile getUserProfile() {return USER_PROFILE_TL.get(); } public static String getCurrentUser() {return Optional.ofNullable(USER_PROFILE_TL.get()).map(UserProfile::getUid).orElse(UserProfile.ANONYMOUS_USER); }}

(2)在過濾器中設(shè)置變量值:

@Override public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {UserProfile userProfile = null;// ... 驗證和獲取用戶信息 userProfileUserProfileThread.setUserProfile(userProfile);filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse); }

(3)獲取當(dāng)前用戶信息

//獲取當(dāng)前用戶String uid=UserProfileThread.getCurrentUser();//獲取當(dāng)前用戶對象UserProfile user=UserProfileThread.getUserProfile();

示例2:spring框架中保證數(shù)據(jù)庫事務(wù)在同一個連接下執(zhí)行

要想實現(xiàn)jdbc事務(wù), 就必須是在同一個連接對象中操作,多個連接下事務(wù)就會不可控,需要借助分布式事務(wù)完成。那spring框架如何保證數(shù)據(jù)庫事務(wù)在同一個連接下執(zhí)行的呢?

DataSourceTransactionManager 是spring的數(shù)據(jù)源事務(wù)管理器,它會在你調(diào)用getConnection()的時候從數(shù)據(jù)庫連接池中獲取一個connection, 然后將其與ThreadLocal綁定,事務(wù)完成后解除綁定。這樣就保證了事務(wù)在同一連接下完成。

2. 實現(xiàn)原理

ThreadLocal類提供set/get方法存儲和獲取value值,但實際上ThreadLocal類并不存儲value值,真正存儲是靠ThreadLocalMap這個類。

每個線程實例都對應(yīng)一個TheadLocalMap實例,我們可以在同一個線程里實例化很多個ThreadLocal來存儲很多種類型的值,這些ThreadLocal實例分別作為key,對應(yīng)各自的value,最終存儲在Entry table數(shù)組中。我們看看ThreadLocal的set方法:

public class ThreadLocal<T> { public void set(T value) {Thread t = Thread.currentThread();ThreadLocalMap map = getMap(t);if (map != null) map.set(this, value);else createMap(t, value); } ThreadLocalMap getMap(Thread t) {return t.threadLocals; } void createMap(Thread t, T firstValue) {t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue); } // 省略其他方法}

set的邏輯比較簡單,就是獲取當(dāng)前線程的ThreadLocalMap,然后往map里添加KV,K是當(dāng)前ThreadLocal實例,V是我們傳入的value。這里需要注意一下,map的獲取是需要從Thread類對象里面取,看一下Thread類的定義。

public class Thread implements Runnable { ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null; //省略其他}

Thread類維護(hù)了一個ThreadLocalMap的變量引用。

因此,我們可以得出如下結(jié)論:

每個線程是一個Thread實例,其內(nèi)部維護(hù)一個threadLocals的實例成員,其類型是ThreadLocal.ThreadLocalMap。 ThreadLocal本身并不是一個容器,我們存取的value實際上存儲在ThreadLocalMap中,ThreadLocal只是作為TheadLocalMap的key。 3. 注意事項

ThreadLocal實例有提供remove()方法,用于回收對象,清除對應(yīng)的內(nèi)存占用。這個方法通常容易被忽略,而導(dǎo)致出現(xiàn)了各種問題。如下面幾種:

線程復(fù)用:在“獲取接口的當(dāng)前請求用戶”的例子中,Tomcat中是通過線程池來處理用戶請求的,而線程池中線程是復(fù)用的。肯定會出現(xiàn)一個線程前后被不同用戶的接口請求復(fù)用的情況,因此需要對用過的ThreaLocal變量進(jìn)行覆蓋或清除。 內(nèi)存溢出:由于ThreadLocalMap的生命周期跟Thread一樣長,如果創(chuàng)建的ThreadLocal變量很多,即對應(yīng)的key占用的內(nèi)存很大,但卻沒有手動刪除,到了一定程度就會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。

以上就是Java ThreadLocal的使用詳解的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于Java ThreadLocal的使用的資料請關(guān)注好吧啦網(wǎng)其它相關(guān)文章!

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