一个故事讲明白线程的私家领地:ThreadLocal

张大胖上午遇到了一个棘手的问题,他在一个AccountService中写了一段类似这样的代码:

Context ctx = new Context();
ctx.setTrackerID(.....)

然后这个AccountService 调用了其他Java类,不知道经过了多少层调用以后,最终来到了一个叫做AccountUtil的地方,在这个类中需要使用Context中的trackerID来做点儿事情:

很明显,这个AccountUtil没有办法拿到Context对象, 怎么办?

张大胖想到,要不把Context对象一层层地传递下去,这样AccountUtil不就可以得到了吗?

可是这么做改动量太大!涉及到的每一层函数调用都得改动,有很多类都不属于自己的小组管理,还得和别人协调。 

更要命的是有些类根本就没有源码,想改都改不了。

这也难不住我,张大胖想:可以把那个set/get TrackerID的方法改成静态(static)的,这样不管跨多少层调用都没有问题!

public class Context {
    public static String getTrackerID() {
        ......
    }
    public static void setTrackerID(String id) {
        ......
    }
}

这样就不用一层层地传递了,Perfect!

张大胖得意洋洋地把代码提交给Bill做Review。 

Bill看了一眼就指出了致命的问题: 多线程并发的时候出错!

张大胖恨不得找个地缝钻进去:又栽在多线程上面了,这次犯的还是低级错误!

线程1调用了Context.setTrackerID(), 线程2 也调用了Context.setTrackerID(),数据互相覆盖,不出乱子才怪。

张大胖感慨地说:“像我这样中情况,需要在某处设置一个值,然后经过重重方法调用,到了另外一处把这个值取出来,又要线程安全,实在是不好办啊, 对了,我能不能把这个值就放到线程中? 让线程携带着这个值到处跑,这样我无论在任何地方都可以轻松获得了!”

Bill说:“有啊,每个线程都有一个私家领地! 在Thread这个类中有个专门的数据结构,你可以放入你的TrackerID,然后到任何地方都可以把这个TrackerID给取出来。”

“这么好? ” 

张大胖打开JDK中的Thread类,仔细查看,果然在其中有个叫做threadLocals的变量,还是个Map类型 , 但是在Thread类中却没有对这个变量操作的方法。 

看到张大胖的疑惑,Bill说:“也许你注意到了,这个变量不是通过Thread的访问的,对他的访问委托给了ThreadLocal这个类。

“那我怎么使用它?”

“非常简单, 你可以轻松创建一个ThreadLocal类的实例:

ThreadLocal<String> threadLocalA= new ThreadLocal<String>();

线程1: threadLocalA.set("1234");
线程2: threadLocalA.set("5678");

像‘1234’, ‘5678’这些值都会放到自己所属的线程对象中。”

“等你使用的时候,可以这么办:”

线程1: threadLocalA.get()  --> "1234"
线程2: threadLocalA.get() --> "5678"

“明白了,相当于把各自的数据放入到了各自Thread这个对象中去了,每个线程的值自然就区分开了。 可是我不明白的是为什么那个数据结构是个map 呢?”

“你想想,假设你创建了另外一个threadLocalB:”

ThreadLocal<Integer> threadLocalB = new ThreadLocal<Integer>();

线程1: threadLocalB.set(30);
线程2: threadLocalB.set(40);

那线程对象的Map就起到作用了:

“明白了,这个私家领地还真是好用,我现在就把我那个Context给改了,让它使用ThreadLocal:”

public class Context {
    private static final ThreadLocal <String> mThreadLocal = new ThreadLocal <String> ();
     
    public static void setTrackerID(String id) {
        mThreadLocal.set(id);
    }
    public static String getTrackerID() {
        return mThreadLocal.get();
    }
}

小结:

ThreadLocal这个名字起得有点让人误解, 很容易让人认为是“本地线程”, 其实是用来维护本线程的变量。 对照着上面的原理讲解,我想大家可以自行去看ThreadLocal的源码,轻松理解。

ThreadLocal 并不仅仅是Java中的概念,其他语言例如Python,C#中也有,作用类似。

ThreadLocal在日常工作中用得不多,但是在框架(如Spring)中是个基础性的技术,在事务管理,AOP等领域都能找到。


原文来自公众号:码农翻身

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