用ThreadLocal来优化下代码吧

小咪咪 2022-12-11 11:28 143阅读 0赞

最近接手了一个老项目，看到一个很有意思的现象。

这个项目中大量的方法入参都会带上user信息，比如这样  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3MzA2NTg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

它的意图是希望在方法内使用user的信息，但是如此大范围的传递用户信息，第一感觉就是不优雅。那有什么办法可以优化一下呢？

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3MzA2NTg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

我们第一反应是，可以存一个全局变量，在初始位置将用户信息存入全局变量，然后在需要的地方去get一下。

那在WEB应用中，每个请求都是一个独立线程，怎么去标记呢？

可以用线程的id去作为map的key，将该请求的用户信息作为map的value。

咦？很熟悉的感觉。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3MzA2NTg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

没错，Java已经帮我们封装好了这么一个对象，它就是我们今天要说的ThreadLocal。

*  什么是ThreadLocal
 *  如何使用ThreadLocal优化userid层层传递的问题
 *  ThreadLocal原理是啥
 *  ThreadLocal的其他使用场景

# 1.什么是ThreadLocal #

先来看下JDK的注释：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3MzA2NTg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

简单翻译过来，就是说：

> ThreadLocal提供了线程隔离的局部变量，通过get( )和set( )方法操作当前线程对应的变量，而且不会和其他线程冲突，实现了基于线程的数据隔离。

# 2.如何使用ThreadLocal进行优化 #

话不多说，基于我们开头的例子，我迫不及待地用ThreadLocal来优化一下。

## 2.1 构建基于ThreadLocal的上下文 ##

定义一个SessionUser类，存储用户信息，包括用户id、用户名。

然后定义一个基于ThreadLocal的上下文SessionUserContext，代码如下所示。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3MzA2NTg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

## 2.2 信息存入ThreadLocal中 ##

在我们的优化案例中，就是存入用户信息。

解析请求中的用户信息有很多方法。本文以HandlerIntercept为例，说明下MVC中的一种方式。

*  实现HandlerIntercept接口
 *  重写preHandler方法
 *  解析HttpServletRequest，获取用户信息
 *  用户信息存于SessionUserContext

源码如下所示。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3MzA2NTg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]

## 2.3 在需要的地方获取信息 ##

原本需要传入CurrentUser的参数都可以去掉了。

在需要用户信息的时候，直接从SessionUserContext中获取即可。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3MzA2NTg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]

哈哈，是不是看起来一下子清爽了很多。

可以在任何地方获取user信息，不再需要层层传递用户信息了。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3MzA2NTg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]

# 3.ThreadLocal实现原理 #

上面我们已经知道了怎么通过ThreadLocal进行优化。

下面，我们要 知其然知其所以然，一起看看ThreadLocal实现原理吧。

## 3.1 set方法 ##

Set方法应该是ThreadLocal的核心逻辑了。

主要三步：

*  获取当前线程
 *  获取ThreadLocalMap对象
    
     *  如果ThreadLocalMap对象存在，则将当前线程对象作为key，要存储的对象作为value存到map中
     *  如果ThreadLocalMap对象不存在，就调用creatMap( )进行创建

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3MzA2NTg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]

## 3.2 ThreadLocalMap是什么。 ##

ThreadLocalMap是一个定义在ThreadLocal类内部的静态类，里面还定义了一个Entry类作为存储值的地方。

ThreadLocalMap的key是当前ThreadLocal对象，value是我们要存储的值（对象）。  
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调用creatMap的时候，就是新建一个ThreadLocalMap对象  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3MzA2NTg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 10]

同时，ThreadLocalMap在Thread类中作为一个属性存在。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3MzA2NTg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 11]

每个线程Thread维护了ThreadLocalMap这么一个Map，这个map的key是LocalThread对象本身，value则是要存储的对象

## 3.3 get方法 ##

Get方法就比较简单了，就是从map中取值的过程。  
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## 3.4 ThreadLocal小结 ##

现在，让我们重新梳理一遍，看看ThreadLocal是如何实现变量的线程隔离的：

*  每个Thread维护着一个ThreadLocalMap的引用
 *  ThreadLocalMap是ThreadLocal的内部类，用Entry来进行存储，key是ThreadLocal对象，值是传递进来的对象
 *  调用ThreadLocal的get()/set()方法时，实际上就是以ThreadLocal对象为key，在ThreadLocalMap中读写value

# 4.实战要点 #

在一开始的优化设计中，不知道大家有没有注意到对ThreadLocal的remove调用。  
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这里就需要谈谈ThreadLocal使用时的，两个要点。尤其是在使用线程池的时候使用ThreadLocal。

## 4.1 避免内存泄露 ##

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在ThreadLocalMap介绍的时候，我们可以看到，ThreadLocalMap是Thread的一个属性。因此，ThreadLocalMap和Thread的生命周期是一样的。

如果没有手动删除对应的ThreadLocal的key，那么就会造成内存泄漏无法回收。尤其在线程池环境下，线程会被不断复用。

## 4.2 线程池避免重复线程变量影响 ##

以前文优化案例为例。

在MVC中，每次请求进来会使用线程池复用线程。如果请求带了用户信息，那么就会重置ThreadLocal对应的用户信息，如果请求没有带用户信息，必须手动清除一下当前ThreadLocal对应的变量，否则后面使用过程中可能会造成混乱。

> 看到这里了，原创不易，点个赞吧，你最好看了～

> 知识碎片重新梳理，构建Java知识图谱：https://github.com/saigu/JavaKnowledgeGraph （历史文章查阅非常方便）

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