Java多线程（4）：ThreadLocal
- 2022 年 10 月 27 日
- 笔记
- JAVA, threadLocal, 多线程, 技术
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为了提高CPU的利用率，工程师们创造了多线程。但是线程们说：要有光！（为了减少线程创建（T1启动）和销毁（T3切换）的时间），于是工程师们又接着创造了线程池ThreadPool。就这样就可以了吗？——不，工程师们并不满足于此，他们不把自己创造出来的线程给扒个底朝天决不罢手。
有了线程关键字解决线程安全问题，有了线程池解决效率问题，那还有什么问题是可以需要被解决的呢？——还真被这帮疯子攻城狮给找到了！
当多个线程共享同一个资源的时候，为了保证线程安全，有时不得不给资源加锁，例如使用Synchronized关键字实现同步锁。这本质上其实是一种时间换空间的搞法——用单一资源让不同的线程依次访问，从而实现内容安全可控。就像这样：
但是，可以不可以反过来，将资源拷贝成多份副本的形式来同时访问，达到一种空间换时间的效果呢？当然可以，就像这样：
而这，就是ThreadLocal最核心的思想。
但这种方式在很多应用级开发的场景中用得真心不多，而且有些公司还禁止使用ThreadLocal，因为它搞不好还会带来一些负面影响。
其实，从拷贝若干副本这种功能来看，ThreadLocal是实现了在线程内部存储数据的能力的，而且相互之间还能通信。就像这样：
还是以代码的形式来解读一下ThreadLocal。有一个资源类Resource：
/** * 资源类 * * @author 湘王 */ public class Resource { private String name; private String value; public Resource(String name, String value) { super(); this.name = name; this.value = value; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public String getValue() { return value; } public void setValue(String value) { this.value = value; } }
分别有ResuorceUtils1、ResuorceUtils2和ResuorceUtils3分别以不同的方式来连接资源，那么看看效率如何。
/** * 连接资源工具类，通过静态方式获得连接 * * @author 湘王 */ public class ResourceUtils1 { // 定义一个静态连接资源 private static Resource resource = null; // 获取连接资源 public static Resource getResource() { if(resource == null) { resource = new Resource("xiangwang", "123456"); } return resource; } // 关闭连接资源 public static void closeResource() { if(resource != null) { resource = null; } } } /** * 连接资源工具类，通过实例化方式获得连接 * * @author 湘王 */ public class ResourceUtils2 { // 定义一个连接资源 private Resource resource = null; // 获取连接资源 public Resource getResource() { if(resource == null) { resource = new Resource("xiangwang", "123456"); } return resource; } // 关闭连接资源 public void closeResource() { if(resource != null) { resource = null; } } } /** * 连接资源工具类，通过线程中的static Connection的副本方式获得连接 * * @author 湘王 */ public class ResourceUtils3 { // 定义一个静态连接资源 private static Resource resource = null; private static ThreadLocal<Resource> resourceContainer = new ThreadLocal<Resource>(); // 获取连接资源 public static Resource getResource() { synchronized(ResourceManager.class) { resource = resourceContainer.get(); if(resource == null) { resource = new Resource("xiangwang", "123456"); resourceContainer.set(resource); } return resource; } } // 关闭连接资源 public static void closeResource() { if(resource != null) { resource = null; resourceContainer.remove(); } } } /** * 连接资源管理类 * * @author 湘王 */ public class ResourceManager { public void insert() { // 获取连接 // System.out.println("Dao.insert()-->" + Thread.currentThread().getName() + ResourceUtils1.getResource()); // Resource resource = new ResourceUtils2().getResource(); Resource resource = ResourceUtils3.getResource(); System.out.println("Dao.insert()-->" + Thread.currentThread().getName() + resource); } public void delete() { // 获取连接 // System.out.println("Dao.delete()-->" + Thread.currentThread().getName() + ResourceUtils1.getResource()); // Resource resource = new ResourceUtils2().getResource(); Resource resource = ResourceUtils3.getResource(); System.out.println("Dao.delete()-->" + Thread.currentThread().getName() + resource); } public void update() { // 获取连接 // System.out.println("Dao.update()-->" + Thread.currentThread().getName() + ResourceUtils1.getResource()); // Resource resource = new ResourceUtils2().getResource(); Resource resource = ResourceUtils3.getResource(); System.out.println("Dao.update()-->" + Thread.currentThread().getName() + resource); } public void select() { // 获取连接 // System.out.println("Dao.select()-->" + Thread.currentThread().getName() + ResourceUtils1.getResource()); // Resource resource = new ResourceUtils2().getResource(); Resource resource = ResourceUtils3.getResource(); System.out.println("Dao.select()-->" + Thread.currentThread().getName() + resource); } public void close() { ResourceUtils3.closeResource(); } public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 3; i++) { new Thread(new Runnable() { ResourceManager rm = new ResourceManager(); @Override public void run() { rm.insert(); rm.delete(); rm.update(); rm.select(); rm.close(); } }).start(); } } }
执行ResourceManager类中的main()方法后，可以清楚地看到：
第一种静态方式：大部分资源都能复用，但毫无规律；
第二种实例方式：即使是同一个线程，资源实例也不一样；
第三种ThreadLocal静态方式：相同的线程有相同的实例。
结论是：ThreadLocal实现了线程的资源复用。
也可以通过画图的方式来看清楚三者之间的不同：
这是静态方式下的资源管理：
这是实例方式下的资源管理：
这是ThreadLocal静态方式下的资源管理：
理解了之后，再来看一个数据传递的例子，也就是ThreadLocal实现线程间通信的例子：
/** * 数据传递 * * @author 湘王 */ public class DataDeliver { static class Data1 { public void process() { Resource resource = new Resource("xiangwang", "123456"); //将对象存储到ThreadLocal ResourceContextHolder.holder.set(resource); new Data2().process(); } } static class Data2 { public void process() { Resource resource = ResourceContextHolder.holder.get(); System.out.println("Data2拿到数据: " + resource.getName()); new Data3().process(); } } static class Data3 { public void process() { Resource resource = ResourceContextHolder.holder.get(); System.out.println("Data3拿到数据: " + resource.getName()); } } static class ResourceContextHolder { public static ThreadLocal<Resource> holder = new ThreadLocal<>(); } public static void main(String[] args) { new Data1().process(); } }
运行代码之后，可以看到Data1的数据都被Data2和Data3拿到了，就像这样：
ThreadLocal在实际应用级开发中较少使用，因为容易造成OOM：
1、由于ThreadLocal是一个弱引用（WeakReference<ThreadLocal<?>>），因此会很容易被GC回收；
2、但ThreadLocalMap的生命周期和Thread相同，这就会造成当key=null时，value却还存在，造成内存泄漏。所以，使用完ThreadLocal后需要显式调用remove操作（但很多码农不知道这一点）。
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