Java之ThreadLocal使用常见和方式案例讲解

1 两大使用场景-ThreadLocal的用途
2 典型场景1：每个线程需要一个独享的对象
3 典型场景2：当前用户信息需要被线程内所有方法共享
4 ThreadLocal方法使用总结
5 ThreadLocal原理
6 ThreadLocal使用问题内存泄露
7 实际应用场景-在spring中的实例分析

【面试高频】- ThreadLocal的使用场景以及使用方式是怎么样的

1 两大使用场景-ThreadLocal的用途

典型场景1：每个线程需要一个独享的对象（通常是工具类，典型需要使用的类有SimpleDateFormat和Random）
典型场景2：每个线程内需要保存全局变量（例如在拦截器中获取用户信息），可以让不同方法直接使用，避免参数传递的麻烦。

2 典型场景1：每个线程需要一个独享的对象

每个Thread内有自己的实例副本，不共享；

举例：SimpleDateFormat。（当多个线程共用这样一个SimpleDateFormat，但是这个类是不安全的）

2个线程分别用自己的SimpleDateFormat，这没问题；
后来延伸出10个，那就有10个线程和10个SimpleDateFormat，这虽然写法不优雅，但勉强可以接受
但是当需求变成了1000，那么必然要用线程池，消耗内存太多；
但是每一个SimpleDateFormat我们都需要创建一遍，那么太耗费new对象了，改成static共用的，所有线程都共用一个simpleDateFormat对象，但这是线程不安全的，容易出现时间一致的情况，在调用的时候，可加锁来解决，但还是不优雅；
用ThreadLocal来解决该问题，给每个线程分配一个simpledateformat，可这个threadlocal是安全的；

					?

										package threadlocal;

										import java.text.SimpleDateFormat;

										import java.util.Date;

										import java.util.concurrent.ExecutorService;

										import java.util.concurrent.Executors;

										/**

										 * 描述：     利用ThreadLocal，给每个线程分配自己的dateFormat对象，保证了线程安全，高效利用内存

										 */

										public class ThreadLocalNormalUsage05 {

										    public static ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);

										    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

										        for (int i = 0; i < 1000; i++) {

										            int finalI = i;

										            threadPool.submit(new Runnable() {

										                @Override

										                public void run() {

										                    String date = new ThreadLocalNormalUsage05().date(finalI);

										                    System.out.println(date);

										                }

										            });

										        }

										        threadPool.shutdown();

										    }

										    public String date(int seconds) {

										        //参数的单位是毫秒，从1970.1.1 00:00:00 GMT计时

										        Date date = new Date(1000 * seconds);

										//        SimpleDateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

										        SimpleDateFormat dateFormat = ThreadSafeFormatter.dateFormatThreadLocal2.get();

										        return dateFormat.format(date);

										    }

										}

										class ThreadSafeFormatter {

										    public static ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormatThreadLocal = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>() {

										        @Override

										        protected SimpleDateFormat initialValue() {

										            return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

										        }

										    };

										    public static ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormatThreadLocal2 = ThreadLocal

										            .withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));

										}

3 典型场景2：当前用户信息需要被线程内所有方法共享

一个比较繁琐的解决方案是把user作为参数层层传递，从service-1()传到service-2(),以此类推，但是这样做会导致代码冗余且不易维护。
进阶点就是userMap来保存，但是当多线程同时工作时，需要保证线程安全，需要用synchronized，或者concurrenthashmap，但无论用什么，都会对性能有所影响

每个线程内需要保存全局变量，可以让不同方法直接使用，避免参数传递的麻烦

用ThreadLocal保存一些业务内存（用户权限信息，从用户系统获取到的用户名、userId等）
这些信息在同一个线程内相同，但是不同的线程使用的业务内容是不相同的
在线程生命周期内，都通过这个静态ThreadLocal实例的get()方法取得自己set过的那个对象，避免了将这个对象作为参数传递的麻烦

					?

										package threadlocal;

										/**

										 * 描述：     演示ThreadLocal用法2：避免传递参数的麻烦

										 */

										public class ThreadLocalNormalUsage06 {

										    public static void main(String[] args) {

										        new Service1().process("");

										    }

										}

										class Service1 {

										    public void process(String name) {

										        User user = new User("超哥");

										        UserContextHolder.holder.set(user);

										        new Service2().process();

										    }

										}

										class Service2 {

										    public void process() {

										        User user = UserContextHolder.holder.get();

										        ThreadSafeFormatter.dateFormatThreadLocal.get();

										        System.out.println("Service2拿到用户名：" + user.name);

										        new Service3().process();

										    }

										}

										class Service3 {

										    public void process() {

										        User user = UserContextHolder.holder.get();

										        System.out.println("Service3拿到用户名：" + user.name);

										        UserContextHolder.holder.remove();

										    }

										}

										class UserContextHolder {

										    public static ThreadLocal<User> holder = new ThreadLocal<>();

										}

										class User {

										    String name;

										    public User(String name) {

										        this.name = name;

										    }

										}

注意点：

强调的是同一个请求内(同一个线程内)不同方法见的共享；
不需重写initialValue()方法，但是必须手动调用set()方法

4 ThreadLocal方法使用总结

场景一：initialValue

在ThreadLocal第一次get的时候把对象给初始化出来，对象的初始化时机可以由我们控制。

场景二：set

如果需要保存到ThreadLocal里面的对象的生成时机不由我们随意控制。例如拦截器生成的用户信息，用ThreadLocal.set直接放到ThreadLocal当中。

5 ThreadLocal原理

理清Thread，ThreadLocalMap以及ThreadLocal

Java之ThreadLocal使用常见和方式案例讲解

主要方法介绍

T initialValue(): 初始化
void set(T t): 为这个线程设置一新值
T get(): 得到这个线程对应的value。如果是首次调用get()。则会调用initialize来得到这个值
void remove(): 删除这个线程得到的值

ThreadLocalMap发生冲突之后，会用线性探测法。

6 ThreadLocal使用问题内存泄露

什么是内存泄露：某个对象不再有用，但是占用的内存却不能被回收。

Value的泄露

在ThreadLocalMap中的每个Entry都是一个对key的弱引用，同时，每个Entry都包含了一个对value的强引用。
正常情况，当线程终止，保存在ThreadLocal里的value会被垃圾回收，因为没有任何强引用了。
但是，如果线程不终止（比如线程池需要保持很久），那么key对应的value就不能被回收。Thread->ThreadLocalMap->Entry(key为Null)->Value
因为value和Thread之间还存在这个强引用链路，所以导致value无法回收，就可能出现OOM；JDK已经考虑到这个问题，所以在set,remove,rehash方法中会扫描key为null，会把value也设置为null，这样value对象就可以被回收了。
但是如果一个ThreadLocal不被使用，那么实际上set,remove,rehash方法也不会被调用，如果同时线程又不停止，那么调用链就一直存在，那么就导致了value的内存泄露。

如何避免内存泄露呢？