用ThreadLocal解决线程隔离问题

存在的以下代码所示的线程隔离问题：

package study.用ThreadLocal解决线程隔离问题;/*线程隔离 - 在多线程并发场景下，每个线程的变量都应该是相互独立的线程A：设置（变量1） 获取（变量1）线程B：设置（变量2） 获取（变量2）*/public class 存在的线程隔离问题 {private String content;private String getContent() {return content;}private void setContent(String content) {this.content = content;}public static void main(String[] args) {存在的线程隔离问题 demo = new 存在的线程隔离问题();// 多个线程同时访问和修改同一个 存在的线程隔离问题 类对象 demo 的属性 content，这会导致线程之间的竞争问题。// 由于 content 变量是共享的，并且没有任何同步控制，所以多个线程可能会相互覆盖彼此的数据，从而导致不可预测的结果。for (int i = 0; i < 10; i++) {Thread thread = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {/*每个线程：存一个变量，过一会再取出这个变量*/demo.setContent(Thread.currentThread().getName() + "的数据");System.out.println("---------------------------");System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "------>" + demo.getContent());}});thread.setName("线程" + i); // 给每个线程设置线程名thread.start();}}
}

结果：
在这里插入图片描述

使用ThreadLocal解决上面线程隔离问题。

package study.用ThreadLocal解决线程隔离问题;/*线程隔离 - 在多线程并发场景下，每个线程的变量都应该是相互独立的线程A：设置（变量1） 获取（变量1）线程B：设置（变量2） 获取（变量2）ThreadLocal:1. set() : 将变量绑定到当前线程中2. get() : 获取当前线程绑定的变量*/public class 存在的线程隔离问题 {ThreadLocal<String> tl = new ThreadLocal<>();private String content;private String getContent() {return tl.get();}private void setContent(String content) {tl.set(content);
//        this.content = content;}public static void main(String[] args) {存在的线程隔离问题 demo = new 存在的线程隔离问题();// 多个线程同时访问和修改同一个 存在的线程隔离问题 类对象 demo 的属性 content，这会导致线程之间的竞争问题。// 由于 content 变量是共享的，并且没有任何同步控制，所以多个线程可能会相互覆盖彼此的数据，从而导致不可预测的结果。for (int i = 0; i < 10; i++) {Thread thread = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {/*每个线程：存一个变量，过一会再取出这个变量*/demo.setContent(Thread.currentThread().getName() + "的数据");System.out.println("---------------------------");System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "------>" + demo.getContent());}});thread.setName("线程" + i); // 给每个线程设置线程名thread.start();}}
}

结果：
在这里插入图片描述
如果使用synchronized也可以完成一样的效果，但是却牺牲了程序的并发性。

synchronized(存在的线程隔离问题.class) {demo.setContent(Thread.currentThread().getName() + "的数据");System.out.println("---------------------------");System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "------>" + demo.getContent());
}

在这里插入图片描述

另一个需求场景：
事务的使用注意点：

service层和dao层的连接对象保持一致
每个线程的connection对象必须前后一致，并且不同线程之间线程隔离，你处理你的，我处理我的，互不干扰。

常规的解决方案：

传参：将service层的connection对象直接传递到dao层
加锁

弊端

将 Connection 对象直接从 service 层传递到 DAO 层确实会提高耦合度，这是因为这种做法违反了分层架构的原则，使各层之间的依赖关系更加紧密。耦合度（Coupling）是指两个模块或类之间互相依赖的程度。高耦合意味着模块之间的依赖关系较强，任何一个模块的变化都会影响到其他模块。低耦合则意味着模块之间的依赖关系较弱，模块可以独立地进行修改和维护。
因为存在加锁的同步，使得在多线程环境下降低并发度从而降低程序性能。

使用ThreadLocal相比常规的解决方案的优势

传递数据：保存每个线程绑定的数据，在需要的地方可以直接获取，避免参数直接传递带来的代码耦合问题
线程隔离：各线程之间的数据相互隔离又兼具并发性，避免同步方式带来的性能损失

内部结构

在这里插入图片描述

早期的ThreadLocal设计是ThreadLocal来维护ThreadLocalMap，每个Thread类线程对象作为Map的Key
而JDK8的设计是让每一个Thread类线程对象来维护ThreadLocalMap，当前线程的每一个ThreadLocal作为Map的Key

好处：

实际开发中，ThreadLocal的数量往往少于线程Thread的数量，所以对于JDK8这种设计来说，每个Map存储的Entry的数量就会变少，这样就可以尽量避免哈希冲突的发生
当Thread销毁的时候，ThreadLocal也会随之销毁，从而能够及时回收内存

核心方法

在这里插入图片描述

set方法

首先获取当前线程，并根据当前线程获取它的Map
如果获取的Map不为空，则将此参数设置到Map中（当前ThreadLocal的引用作为Key）
如果Map为空，则给该线程创建Map，并设置初始值

/ *设置当前线程对应的ThreadLocal的值value是将要保存在当前线程对应的ThreadLocal的值
*/
public void set(T value) {// 获取当前线程对象Thread t = Thread.currentThread();// 获取当前线程对象中维护的ThreadLocalMap对象ThreadLocalMap map = getMap(t);// 判断map是否存在if (map != null) {// 存在则调用map.set设置此实体entry// 当前的ThreadLocal作为Key// 当前线程需要绑定的值作为Valuemap.set(this, value);} else {// 1) 当前线程Thread不存在ThreadLocalMap对象// 2) 则调用createMap进行ThreadLocalMap对象初始化// 3) 并将t(当前线程)和value(t对应的值)作为第一个entry存放进ThreadLocalMap中createMap(t, value);}}/* 获取当前线程Thread对应维护的ThreadLocalMapt就是当前线程返回对应维护的ThreadLocalMap
*/
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {return t.threadLocals;}
// Thread.java源码中，关于threadLocals的描述如下
/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained* by the ThreadLocal class. */ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;void createMap(Thread t, T firstValue) {t.threadLocals = new ThreadLocalMap(this, firstValue);}

get方法

首先获取当前线程，根据当前线程获取一个Map
如果获取的Map不为空，则在Map中以ThreadLocal的引用作为key来从Map中获取对应的Enrty e，否则转到4.
如果e不为null，则返回e.value，否则转到4.
Map为空或者e为空，则通过initialValue函数获取初始值value（子类不重写的话，默认就是null了），然后用ThreadLocal的引用和初始值value作为新建Map的第一个key和value。

/*返回当前线程中保存的ThreadLocal的值如果当前线程没有此ThreadLocal变量，则它会通过initialValue方法进行初始化返回当前线程对应的ThreadLocal的值
*/
public T get() {// 获取当前线程对象Thread t = Thread.currentThread();// 获取此线程对象中维护的ThreadLocalMap对象ThreadLocalMap map = getMap(t);// 如果此map存在if (map != null) {// 因为map的Key是用ThreadLocal作为Key// 所以以当前的ThreadLocal为Key，调用getEntry获取对应的存储实体eThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);// 对e进行判空if (e != null) {@SuppressWarnings("unchecked")// 获取存储实体e对应的value值// 即为我们想要的当前线程对应ThreadLocal绑定的那个值T result = (T)e.value;return result;}}/*会进行如下初始化的两种情况第一种情况：map不存在，表示此线程没有维护的ThreadLocalMap对象第二种情况：map存在，但是没有与当前ThreadLocal关联的entry*/return setInitialValue();}/*初始化返回初始化后的值
*/private T setInitialValue() {// 调用initialValue获取初始化后的值// 此方法可以被子类重写，如果不重写默认返回nullT value = initialValue();// 获取当前线程对象Thread t = Thread.currentThread();// 获取当前线程对象中维护的ThreadLocalMap对象ThreadLocalMap map = getMap(t);// 判断map是否存在if (map != null) {map.set(this, value);} else {createMap(t, value);}if (this instanceof TerminatingThreadLocal) {TerminatingThreadLocal.register((TerminatingThreadLocal<?>) this);}return value;}

remove方法

首先获取当前线程，并根据当前线程获取一个属于那个线程的Map
如果获取的Map不为空，则移除当前ThreadLocal对象对应的键值对entry，如果Map中不存在当前ThreadLocal对象对应的键值对entry，则不用管

/*删除当前线程中保存的ThreadLocal对应的实体entry（也就是键值对）
*/
public void remove() {// 获取当前线程对象中维护的ThreadLocalMap对象ThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());// 如果此map存在if (m != null) {// 存在则调用map.remove// 以当前ThreadLocal为key删除对应的实体entrym.remove(this);}}