Java多线程(4):ThreadLocal

乎语百科 121 0

您好,我是湘王,这是我的博客园,欢迎您来,欢迎您再来~

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:

Java多线程(4):ThreadLocal

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:

Java多线程(4):ThreadLocal

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:

Java多线程(4):ThreadLocal

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:

Java多线程(4):ThreadLocal

这是实例方式下的资源管理:

Java多线程(4):ThreadLocal

这是ThreadLocal静态方式下的资源管理:

Java多线程(4):ThreadLocal

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:

Java多线程(4):ThreadLocal

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)。


感谢您的大驾光临!咨询技术、产品、运营和管理相关问题,请关注后留言。欢迎骚扰,不胜荣幸~

标签:

留言评论

  • 这篇文章还没有收到评论,赶紧来抢沙发吧~