ThreadLocal如何实现数据隔离

  1. ThreadLocal作用:通常用于同一个线程内,跨类,跨方法传递数据。如果没有ThreadLocal,那么相互之间的信息传递,势必要靠返回值和参数,这样无形之中,有些类或者框架会增加耦合(作为全局上下文的工具,参照SharePreference)
  2. ThreadLocal原理
  3. ThreadLocal缺点以及如何避免
    如果我们再Runnable线程对象中定义了全局变量,run方法修改该变量,如果多个线程同时使用该线程对象,那么就会造成全局变量的值被同时修改,造成错误。
    为此我们的JDK引入了ThreadLocal,来让线程拥有属于自己的变量
    ThreadLocal开头注释是这样的:ThreadLocal提供了线程的局部变量,每个线程都可以通过set()和get()方法对这个变量进行操作,但不会和其它线程的局部变量引起冲突。

ThreadLocal可以让我们拥有当前线程的变量。
作用1:例如:数据库连接池的实现,确保了线程操作的都是同一个Connection(类似于单例),保证了事务。


public class DBUtil {
    //数据库连接池
    private static BasicDataSource source;

    //为不同的线程管理连接
    private static ThreadLocal<Connection> local;


    static {
        try {
            //加载配置文件
            Properties properties = new Properties();

            //获取读取流
            InputStream stream = DBUtil.class.getClassLoader().getResourceAsStream("连接池/config.properties");

            //从配置文件中读取数据
            properties.load(stream);

            //关闭流
            stream.close();

            //初始化连接池
            source = new BasicDataSource();

            //设置驱动
            source.setDriverClassName(properties.getProperty("driver"));

            //设置url
            source.setUrl(properties.getProperty("url"));

            //设置用户名
            source.setUsername(properties.getProperty("user"));

            //设置密码
            source.setPassword(properties.getProperty("pwd"));

            //设置初始连接数量
            source.setInitialSize(Integer.parseInt(properties.getProperty("initsize")));

            //设置最大的连接数量
            source.setMaxActive(Integer.parseInt(properties.getProperty("maxactive")));

            //设置最长的等待时间
            source.setMaxWait(Integer.parseInt(properties.getProperty("maxwait")));

            //设置最小空闲数
            source.setMinIdle(Integer.parseInt(properties.getProperty("minidle")));

            //初始化线程本地
            local = new ThreadLocal<>();


        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static Connection getConnection() throws SQLException {
        if(local.get()!=null){
            return local.get();
        }else{
        
          //获取Connection对象
          Connection connection = source.getConnection();

          //把Connection放进ThreadLocal里面
          local.set(connection);

          //返回Connection对象
          return connection;
       }
    }

    //关闭数据库连接
    public static void closeConnection() {
        //从线程中拿到Connection对象
        Connection connection = local.get();

        try {
            if (connection != null) {
                //恢复连接为自动提交
                connection.setAutoCommit(true);

                //这里不是真的把连接关了,只是将该连接归还给连接池
                connection.close();

                //既然连接已经归还给连接池了,ThreadLocal保存的Connction对象也已经没用了
                local.remove();

            }
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }


}

作用2:使用在参数列表上,当一些参数列表是固定或者参数列表使用次数很多时,我们可以使用。


    // 买房咨询时要用身份证,学生证,房产证等等....
    public void consult(IdCard idCard,StudentCard studentCard,HourseCard hourseCard){

    }

    // 买房办理时还要用身份证,学生证,房产证等等....
    public void manage(IdCard idCard,StudentCard studentCard,HourseCard hourseCard) {

    }

    //......

当我们将ThreadLocal引入来简化参数列表的时候


    // 咨询时要用身份证,学生证,房产证等等....
    public void consult(){

        threadLocal.get();
    }

    // 办理时还要用身份证,学生证,房产证等等....
    public void takePlane() {
        threadLocal.get();
    }

以上只在同一参数列表的时候适用。

ThreadLocal原理:ThreadLocal本身并不存储值,值由Entry存储

set()方法

    public void set(T value) {

        // 得到当前线程对象
        Thread t = Thread.currentThread();
        
        // 这里获取ThreadLocalMap
        ThreadLocalMap map = getMap(t);

        // 如果map存在,则将当前对象threadLocal作为key,要存储的对象作为value存到map里面去
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            // 如果map不存在,则在当前线程中创建出一个ThreadLocalMap!
            createMap(t, value);
    }

可以看见threadlocal.set()方法由ThreadLocalMap维护,ThreadLocalMap是每个Thread有且仅有一个负责维护的对象

static class ThreadLocalMap {

        /**
         * The entries in this hash map extend WeakReference, using
         * its main ref field as the key (which is always a
         * ThreadLocal object).  Note that null keys (i.e. entry.get()
         * == null) mean that the key is no longer referenced, so the
         * entry can be expunged from table.  Such entries are referred to
         * as "stale entries" in the code that follows.
         */
        static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
            /** The value associated with this ThreadLocal. */
            Object value;

            Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
                super(k);
                value = v;
            }
        }
        //....很长
}

而ThreadLocalMap对象是ThreadLocal的一个内部类 static修饰,我们可以知道,当使用static修饰的时候,这个方法就可以看作类外方法了,所以我们不必把它看作是内部类,看作外部类来理解可能好很多,然后它用Entry存储,key是当前的ThreadLocal对象,这是通过弱引用实现的,value就是本地线程独占的一个对象。

ThradLocalMap内部类中,如果map不存在则初始化,如果map存在,就调用Thread中维护的ThreadLocalMap

总结:ThreadLocalMap是在ThreadLocal中使用内部类来编写的,但对象的引用是在Thread中!

Thread为每个线程维护了ThreadLocalMap这么一个Map,而ThreadLocalMap的key是ThreadLocal对象本身,value则是要存储的对象

  1. 每个Thread维护者一个ThreadLocalMap引用
  2. ThreadLocalMap使用Entry进行存储,Entry存在着ThreadLocal的弱引用
  3. 我们使用set方法的时候,实际上调用了ThreadLocalMap的set方法,将Entry的key设置为当前的ThreadLocal
  4. 我们使用get方法的时候,实际上调用了ThreadLocalMap的get方法,将Entry的key设置为当前的ThreadLocal
  5. ThreadLocal并不存储值,底层由Entry实现
  6. 1个ThreadLocal对象可以被多个线程所持有。

以下ThreadLocal的弱引用路线图:

IMG20190220002732.jpg

我们可以看出每个Thread的确维护了一个ThreadLocalMap(唯一),而ThreadLocalMap使用Entry存储值,Entry的key们持有了若干ThreadLocal对象(这里的ThreadLocal对象不唯一)的引用。

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