ThreadLocal源码解析及实战应用

水深无声 2023-09-23 21:48 135阅读 0赞

### 1 什么是ThreadLocal？ ###

ThreadLocal是一个关于创建线程局部变量的类。  
通常情况下，我们创建的变量是可以被任何一个线程访问并修改的。而使用ThreadLocal创建的变量只能被当前线程访问，其他线程则无法访问和修改。ThreadLocal在设计之初就是为解决并发问题而提供一种方案，每个线程维护一份自己的数据，达到线程隔离的效果。

2 有什么作用？

2.1 set once，get everywhere

在现在的系统设计中，前后端分离已基本成为常态，分离之后如何获取用户信息就成了一件麻烦事，通常在用户登录后， 用户信息会保存在Session或者Token中。这个时候，我们如果使用常规的手段去获取用户信息会很费劲，拿Session来说，我们要在接口参数中加上HttpServletRequest对象，然后调用 getSession方法，且每一个需要用户信息的接口都要加上这个参数，才能获取Session，这样实现就很麻烦了。

在实际的系统设计中，我们肯定不会采用上面所说的这种方式，而是使用ThreadLocal，我们会选择在拦截器的业务中， 获取到保存的用户信息，然后存入ThreadLocal，那么当前线程在任何地方如果需要拿到用户信息都可以使用ThreadLocal的get()方法 (异步程序中ThreadLocal是不可靠的)

2.2 线程安全，空间换时间

在Spring的Web项目中，我们通常会将业务分为Controller层，Service层，Dao层， 我们都知道[@Autowired][Autowired]注解默认使用单例模式，那么不同请求线程进来之后，由于Dao层使用单例，那么负责数据库连接的Connection也只有一个， 如果每个请求线程都去连接数据库，那么就会造成线程不安全的问题，Spring是如何解决这个问题的呢？

在Spring项目中Dao层中装配的Connection肯定是线程安全的，其解决方案就是采用ThreadLocal方法，当每个请求线程使用Connection的时候， 都会从ThreadLocal获取一次，如果为null，说明没有进行过数据库连接，连接后存入ThreadLocal中，如此一来，每一个请求线程都保存有一份 自己的Connection。于是便解决了线程安全问题

### 3 ThreadLocal实战应用 ###

3.1 ehr中的使用

在登录拦截器中将用户信息写入，后续使用时方便取值

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3.2 分页插件PageHelper中的应用

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3.3 AopContext

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### 4 源码解读 ###

你是否有这样的疑惑?为什么可以直接拿到？对象存放在哪里?存在什么问题？

4.1 get方法

在 get() 方法中也会获取到当前线程的 ThreadLocalMap，如果 ThreadLocalMap 不为 null，则把获取 key 为当前 ThreadLocal 的值；否则调用 setInitialValue() 方法返回初始值，并保存到新创建的 ThreadLocalMap 中。

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4.2 set方法

调用set时，直接调用set(T value) 方法中，首先获取当前线程，然后在获取到当前线程的 ThreadLocalMap，如果 ThreadLocalMap 不为 null，则将 value 保存到 ThreadLocalMap 中，并用当前 ThreadLocal 作为 key；否则创建一个 ThreadLocalMap 并给到当前线程，然后保存 value。

ThreadLocalMap 相当于一个 HashMap，是真正保存值的地方  
map的set，如果map为空，则创建一个

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4.3 initialValue() 方法

initialValue() 是 ThreadLocal 的初始值，默认返回 null，子类可以重写改方法，用于设置 ThreadLocal 的初始值。

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4.4 remove() 方法

ThreadLocal 还有一个 remove() 方法，用来移除当前 ThreadLocal 对应的值。同样也是同过当前线程的 ThreadLocalMap 来移除相应的值。

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getMap拿到了什么？  
在 set，get，initialValue 和 remove 方法中都会获取到当前线程，然后通过当前线程获取到 ThreadLocalMap，如果 ThreadLocalMap 为 null，则会创建一个 ThreadLocalMap，并给到当前线程

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此处t是Thread，直接可以“点”拿到这个map  
每个Thread对象内部都维护了一个ThreadLocalMap这样一个ThreadLocal的Map，可以存放若干个ThreadLocal

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在使用 ThreadLocal 类型变量进行相关操作时，都会通过当前线程获取到 ThreadLocalMap 来完成操作。每个线程的 ThreadLocalMap 是属于线程自己的，ThreadLocalMap 中维护的值也是属于线程自己的。这就保证了 ThreadLocal 类型的变量在每个线程中是独立的，在多线程环境下不会相互影响。

### 5 使用注意事项 ###

**1）有可能导致内存泄漏，使用完毕后，需要remove**

在 ThreadLocalMap 的 set()，get() 和 remove() 方法中，都有清除无效 Entry 的操作，这样做是为了降低内存泄漏发生的可能。  
Entry 中的 key 使用了弱引用的方式，这样做是为了降低内存泄漏发生的概率，但不能完全避免内存泄漏。

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假设 Entry 的 key 没有使用弱引用的方式，而是使用了强引用：由于 ThreadLocalMap 的生命周期和当前线程一样长，那么当引用 ThreadLocal 的对象被回收后，由于 ThreadLocalMap 还持有 ThreadLocal 和对应 value 的强引用，ThreadLocal 和对应的 value 是不会被回收的，这就导致了内存泄漏。所以 Entry 以弱引用的方式避免了 ThreadLocal 没有被回收而导致的内存泄漏，但是此时 value 仍然是无法回收的，依然会导致内存泄漏。

ThreadLocalMap 已经考虑到这种情况，并且有一些防护措施：在调用 ThreadLocal 的 get()，set() 和 remove() 的时候都会清除当前线程 ThreadLocalMap 中所有 key 为 null 的 value。这样可以降低内存泄漏发生的概率。所以我们在使用 ThreadLocal 的时候，每次用完 ThreadLocal 都调用 remove() 方法，清除数据，防止内存泄漏。

**2）使用线程池时，父子线程传递慎用，因为初始化时机为线程创建时**

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**3）针对2有什么方案可以解决？**  
TransmittableThreadLocal  
源码地址： [github.com/alibaba/tra…][github.com_alibaba_tra]  
详解：[www.jianshu.com/p/e0774f965…][www.jianshu.com_p_e0774f965]

[Autowired]: https://link.juejin.cn?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2FAutowired
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[github.com_alibaba_tra]: https://link.juejin.cn?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Falibaba%2Ftransmittable-thread-local
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