ThreadLocal的使用场景及使用方式

快来打我* 2022-08-30 04:21 249阅读 0赞

## 两大使用场景-ThreadLocal的用途 ##

**典型场景1：** 每个线程需要一个独享的对象（通常是工具类，典型需要使用的类有SimpleDateFormat和Random）

**典型场景2：** 每个线程内需要保存全局变量（例如在拦截器中获取用户信息），可以让不同方法直接使用，避免参数传递的麻烦。

## 典型场景1：每个线程需要一个独享的对象 ##

每个Thread内有自己的实例副本，不共享；

举例：SimpleDateFormat。（当多个线程共用这样一个SimpleDateFormat，但是这个类是不安全的）

*  2个线程分别用自己的SimpleDateFormat，这没问题；
 *  后来延伸出10个，那就有10个线程和10个SimpleDateFormat，这虽然写法不优雅，但勉强可以接受
 *  但是当需求变成了1000，那么必然要用线程池，消耗内存太多；
 *  但是每一个SimpleDateFormat我们都需要创建一遍，那么太耗费new对象了，改成static共用的，所有线程都共用一个simpleDateFormat对象，但这是线程不安全的，容易出现时间一致的情况，在调用的时候，可加锁来解决，但还是不优雅；
 *  用ThreadLocal来解决该问题，给每个线程分配一个simpledateformat，可这个threadlocal是安全的；

package threadlocal;
    
    import java.text.SimpleDateFormat;
    import java.util.Date;
    import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;
    
    /**
     * 描述：     利用ThreadLocal，给每个线程分配自己的dateFormat对象，保证了线程安全，高效利用内存
     */
    public class ThreadLocalNormalUsage05 {
    
        public static ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                int finalI = i;
                threadPool.submit(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        String date = new ThreadLocalNormalUsage05().date(finalI);
                        System.out.println(date);
                    }
                });
            }
            threadPool.shutdown();
        }
    
        public String date(int seconds) {
            //参数的单位是毫秒，从1970.1.1 00:00:00 GMT计时
            Date date = new Date(1000 * seconds);
    //        SimpleDateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
            SimpleDateFormat dateFormat = ThreadSafeFormatter.dateFormatThreadLocal2.get();
            return dateFormat.format(date);
        }
    }
    
    class ThreadSafeFormatter {
    
        public static ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormatThreadLocal = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>() {
            @Override
            protected SimpleDateFormat initialValue() {
                return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
            }
        };
    
        public static ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormatThreadLocal2 = ThreadLocal
                .withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
    }

## 典型场景2：当前用户信息需要被线程内所有方法共享 ##

*  一个比较繁琐的解决方案是把user作为参数层层传递，从service-1()传到service-2(),以此类推，但是这样做会导致代码冗余且不易维护。
 *  进阶点就是userMap来保存，但是当多线程同时工作时，需要保证线程安全，需要用synchronized，或者[concurrenthashmap][]，但无论用什么，都会对性能有所影响

**每个线程内需要保存全局变量，可以让不同方法直接使用，避免参数传递的麻烦**

*  用[ThreadLocal][]保存一些业务内存（用户权限信息，从用户系统获取到的用户名、userId等）
 *  这些信息在同一个线程内相同，但是不同的线程使用的业务内容是不相同的
 *  在线程生命周期内，都通过这个静态ThreadLocal实例的get()方法取得自己set过的那个对象，避免了将这个对象作为参数传递的麻烦

package threadlocal;
    
    /**
     * 描述：     演示ThreadLocal用法2：避免传递参数的麻烦
     */
    public class ThreadLocalNormalUsage06 {
    
        public static void main(String[] args) {
            new Service1().process("");
    
        }
    }
    
    class Service1 {
    
        public void process(String name) {
            User user = new User("超哥");
            UserContextHolder.holder.set(user);
            new Service2().process();
        }
    }
    
    class Service2 {
    
        public void process() {
            User user = UserContextHolder.holder.get();
            ThreadSafeFormatter.dateFormatThreadLocal.get();
            System.out.println("Service2拿到用户名：" + user.name);
            new Service3().process();
        }
    }
    
    class Service3 {
    
        public void process() {
            User user = UserContextHolder.holder.get();
            System.out.println("Service3拿到用户名：" + user.name);
            UserContextHolder.holder.remove();
        }
    }
    
    class UserContextHolder {
    
        public static ThreadLocal<User> holder = new ThreadLocal<>();
    
    
    }
    
    class User {
    
        String name;
    
        public User(String name) {
            this.name = name;
        }
    }

注意点：

*  强调的是同一个请求内(同一个线程内)不同方法见的共享；
 *  不需重写initialValue()方法，但是必须手动调用set()方法

## ThreadLocal方法使用总结 ##

场景一：initialValue

在ThreadLocal第一次get的时候把对象给初始化出来，对象的初始化时机可以由我们控制。

场景二：set

如果需要保存到ThreadLocal里面的对象的生成时机不由我们随意控制。例如拦截器生成的用户信息，用`ThreadLocal.set`直接放到ThreadLocal当中。

## ThreadLocal原理 ##

理清Thread，ThreadLocalMap以及ThreadLocal

![图片][1805a85d04fece7294f30c881c693cb0.png]

**主要方法介绍**

*  `T initialValue()`: 初始化
 *  `void set(T t)`: 为这个线程设置一新值
 *  `T get()`: 得到这个线程对应的value。如果是首次调用get()。则会调用initialize来得到这个值
 *  `void remove()`: 删除这个线程得到的值

ThreadLocalMap发生冲突之后，会用线性探测法。另外，欢迎关注公众号Java笔记虾，后台回复“后端面试”，送你一份面试题宝典！

## ThreadLocal使用问题内存泄露 ##

什么是内存泄露

**某个对象不再有用，但是占用的内存却不能被回收。**

Value的泄露

*  在ThreadLocalMap中的每个Entry都是一个对key的弱引用，同时，每个Entry都包含了一个对value的强引用。
 *  正常情况 ，当线程终止，保存在ThreadLocal里的value会被垃圾回收，因为没有任何强引用了。
 *  但是，如果线程不终止（比如线程池需要保持很久），那么key对应的value就不能被回收。Thread->ThreadLocalMap->Entry(key为Null)->Value
 *  因为value和Thread之间还存在这个强引用链路，所以导致value无法回收，就可能出现OOM；JDK已经考虑到这个问题，所以在set,remove,rehash方法中会扫描key为null，会把value也设置为null，这样value对象就可以被回收了。
 *  但是如果一个ThreadLocal不被使用，那么实际上set,remove,rehash方法也不会被调用，如果同时线程又不停止，那么调用链就一直存在，那么就导致了value的内存泄露。

如何避免内存泄露呢？

*  调用remove方法，就会删除对应的Entry对象，可以避免内存泄露，所以使用完ThreadLocal之后，应该调用remove方法。

## 实际应用场景-在spring中的实例分析 ##

*  DateTimeContextHolder：用到了ThreadLocal
 *  RequestContextHolder：用到了ThreadLocal

[concurrenthashmap]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU2MTI4MjI0MQ==&mid=2247503625&idx=1&sn=f5d6dd3ae087f255bdfe10699905481d&chksm=fc79a2a7cb0e2bb108902b393a30e0a6067ff0998f5afed01804fd14d2ca121a4d1095bbeeb3&scene=21#wechat_redirect
[ThreadLocal]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4Njc5NjM1NQ==&mid=2247494686&idx=1&sn=a8c4a798cc66a1e0e362e2966ca46559&chksm=ebd5d332dca25a24faa174c791c14077317227f843c6c1d11316e87390109188d31bb5c8f3d6&scene=21#wechat_redirect
[1805a85d04fece7294f30c881c693cb0.png]: /images/20220829/a3763af7c9884b3294c0401f06ece79b.png