【多线程与高并发之ThreadLocal】——ThreadLocal简介

本文主要是介绍【多线程与高并发之ThreadLocal】——ThreadLocal简介，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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前言

Java多线程是Java多任务执行的基础，那当一个任务会调用多个方法时，我们如何在一个线程内传递状态呢？

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一、ThreadLocal是什么？

顾名思义，ThreadLocal是本地线程变量，ThreadLocal为变量在每个线程中都创建了一个副本，那么每个线程可以访问自己内部的副本变量，线程内数据共享，线程间数据隔离。

二、ThreadLocal的使用场景？

ThreadLocal的使用场景主要是根据它的特性来的，也就是线程内数据共享，线程间数据隔离。

1.线程内数据共享

1、参数隐式传递
2、请求调用链中信息存储 - 例如（线程调用方法的方法，耗时，错误等信息）
3、……
下面是一个简单示例：
例如，小编目前正在做的一个项目，有一个计算排行榜的功能，有如下几个步骤：

1、从redis中获取用户各个业务线的基础数据信息(转入、转出、账户权益等)；
2、对用户的各个业务线数据进行汇总；
3、按照盈利计算公式进行盈利计算。

在这个方法中都需要传递用户这个对象，我们在不使用ThreadLocal时的写法如下，将username传入（使用线程池）：

public static void main(String[] args) throws Exception {ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(3);String[] users = new String[] { "Bill", "Cindy", "Alice"};for (String user : users) {es.submit(new Task(user));}es.awaitTermination(3, TimeUnit.SECONDS);es.shutdown();
}
class Task implements Runnable {final String userName;public Task(String userName) {this.userName = userName;}@Overridepublic void run() {new Task1().process(userName);new Task2().process(userName);new Task3().process(userName);}
}
class Task1 {public void process(String userName) {try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {}System.out.printf("[%s] get %s basic data from redis...\n", Thread.currentThread().getName(), userName);}
}class Task2 {public void process(String userName) {try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {}System.out.printf("[%s] collect %s data has done.\n", Thread.currentThread().getName(), userName);}
}class Task3 {public void process(String userName) {try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {}System.out.printf("[%s] calc %s profit has done.\n", Thread.currentThread().getName(),userName);}
}

这种在一个线程中，将一个对象传递给若干方法，我们通常称之为上下文（Context），它是一种状态，可以是用户身份、任务信息等。
频繁的给每个方法添加上下文非常麻烦，而且还占用内存空间。于是，Java就提供了一个ThreadLocal机制，可以在一个线程中传递同一个对象，这个对象在线程间是共享的。
现在我们对以上的代码进行改造：
我们定义一个上下文类UserContext，这个类中，定义了一个userThreadLocal变量用来存储用户数据，一个set方法和一个get方法分别调用了ThreadLocal的set()和get()，用来设置和获取ThreadLocal中存储的变量，另外，这个类实现了AutoCloseable 类，重写了close()方法，任务执行完毕后，可以自动关闭ThreadLocal（后面会讲到，为什么要关闭ThreadLocal）。当任务在执行时，并不需要传递user对象，而是直接从ThreadLocal中获取。
代码如下：

class UserContext implements AutoCloseable {private static final ThreadLocal<String> userThreadLocal = new ThreadLocal<>();public UserContext(String name) {userThreadLocal.set(name);System.out.printf("[%s] init user %s...\n", Thread.currentThread().getName(), UserContext.getCurrentUser());}public static String getCurrentUser() {return userThreadLocal.get();}@Overridepublic void close() {System.out.printf("[%s] remove user %s...\n", Thread.currentThread().getName(),UserContext.getCurrentUser());userThreadLocal.remove();}
}

class Task implements Runnable {final String userName;public Task(String userName) {this.userName = userName;}@Overridepublic void run() {try (var ctx = new UserContext(this.userName)) {new Task1().process();new Task2().process();new Task3().process();}}
}class Task1 {public void process() {try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {}System.out.printf("[%s] get %s basic data from redis...\n", Thread.currentThread().getName(), UserContext.getCurrentUser());}
}class Task2 {public void process() {try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {}System.out.printf("[%s]  collect %s data has done.\n", Thread.currentThread().getName(), UserContext.getCurrentUser());}

以上，就是ThreadLocal线程内数据共享的简单使用场景。
再讲一个框架上的使用场景（参数隐式传递）：
Spring的事务管理器通过AOP切入业务代码，在进入业务代码前，会依据相应的事务管理器提取出相应的事务对象，假如事务管理器是DataSourceTransactionManager，就会从DataSource中获取一个连接对象，通过一定的包装后将其保存在ThreadLocal中。而且Spring也将DataSource进行了包装，重写了当中的getConnection()方法，或者说该方法的返回将由Spring来控制，这样Spring就能让线程内多次获取到的Connection对象是同一个。
为什么要放在ThreadLocal里面呢？由于Spring在AOP后并不能向应用程序传递参数。应用程序的每一个业务代码是事先定义好的，Spring并不会要求在业务代码的入口参数中必须编写Connection的入口参数。此时Spring选择了ThreadLocal，通过它保证连接对象始终在线程内部，不论什么时候都能拿到，此时Spring很清楚什么时候回收这个连接，也就是很清楚什么时候从ThreadLocal中删除这个元素。

2.线程间数据隔离

为了解决多线程并发问题、数据库连接、Session 管理等而设计的，如下参考资料，作者已经写的很详细了，我就不过多赘述了。

ThreadLocal 那点事儿
ThreadLocal 那点事儿（续集）

总结

ThreadLocal到底怎么应用，还是要根据我们的具体业务场景来分析。本篇博客介绍了ThreadLocal的一些基础知识，下篇博客让我们来分析下ThreadLocal的源码，了解下ThreadLocal是如何工作的。

这篇关于【多线程与高并发之ThreadLocal】——ThreadLocal简介的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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