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ThreadLocal

线程数据共享和安全

1.什么是ThreadLocal？

  1. ThreadLocal的作用，可以实现在同一个线程数据共享，从而解决多线程数据安全问题

当http请求发送到Tomcat服务端时，Tomcat会创建一个线程去处理这个http请求，如果是请求servlet，servlet可能又会调用其他service，在这些service中，又可能会调用dao，去对数据库进行操作。

在这些资源或者方法的调用中，为解决数据安全问题，在这一个线程执行的过程中，我们希望有一个数据是共享的，而且是安全的。

应用场景：比如说事务控制，一个线程可能涉及到多个service的调用，调用多个dao，在这过程中，可能对数据库的多张表进行了操作。这时我们希望在整个业务流程结束之后，再进行一次提交commit。反过来说，在没有进行提交之前，我们希望始终是一个connection在操作，这样才能在结束时进行统一的一次提交（在开始操作的时候将自动提交设置为false）。

这样就可以解决同一个请求中，调用多个service或者多个dao的需求，这个需求也是开发中必须解决的事务安全问题（事务一致性需求）。

ThreadLocal技术就能够很好地解决这个问题。我们可以在实际开发中使用Filter和ThreadLocal解决事务安全问题。

  1. 一个ThreadLocal对象可以给当前线程关联**一个**数据（普通变量，对象，对组）--使用set方法

  2. ThreadLocal可以像Map一样存取数据，key为当前的ThreadLocal对象--使用get方法

  3. **每一个**ThreadLocal对象只能为当前线程关联**一个**数据，如果要为当前线程关联多个数据，就需要使用多个ThreadLocal对象实例

  4. 每个ThreadLocal对象实例定义的时候，一般为static类型

  5. ThreadLocal中保存的数据，在线程销毁之后，会自动释放

2.ThreadLocal快速入门

2.1ThreadLocal的类图

如下：ThreadLocal类中常用的方法有get()，set()，getMap()等，ThreadLocal类中含有一个重要的内部类ThreadLocalMap，ThreadLocalMap类中又含有一个内部类Entry，数据以key-value的形式存放在Entry中。

  • ThreadLocal核心的价值就是：在一个线程中，以线程安全的方式来共享数据。

2.2应用实例

需求: 演示 ThreadLocal (作用：在一个线程中, 共享数据(线程安全))的使用

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Dog：

package com.li.threadlocal;

public class Dog {
}

T1：

package com.li.threadlocal;

public class T1 {
    //创建ThreadLocal对象, public static修饰
    public static ThreadLocal<Object> threadLocal1 = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Task()).start();//启动一个新的线程，注意不是主线程
    }

    //Task是一个线程类，同时是一个内部类
    public static class Task implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            Dog dog = new Dog();
            Pig pig = new Pig();
            //给threadLocal1对象放入dog
            System.out.println("Task 放入了 dog=" + dog);
            threadLocal1.set(dog);
            System.out.println("Task 的 run 方法中的线程= " + Thread.currentThread().getName());
            new T1Service().update();
        }
    }
}

T1Service：

package com.li.threadlocal;

public class T1Service {
    public void update() {
        //取出threadLocal1对象关联的对象
        Object o = T1.threadLocal1.get();
        //获取当前线程名
        String name = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println("在T1Service 的update()的线程是= " + name + ", 取出dog= " + o);
        //调用了dao-update()方法
        new T1DAO().update();
    }
}

T1DAO：

package com.li.threadlocal;

public class T1DAO {
    public void update() {
        //取出线程关联的threadLocal1对象的数据
        Object o = T1.threadLocal1.get();
        //获取当前线程的名称
        String name = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println("在T1DAO 的update()的线程是= " + name + ", 取出dog= " + o);
    }
}

可以看到所有方法中拿到的对象都是同一个：

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3.源码分析

3.1ThreadLocal的set()

在2.2的应用实例中，我们在T1类中使用了ThreadLocal.set()方法，现在来看看set()方法的底层源码：

image-20221210170113118

set()方法关联的其他方法和属性：

image-20221210173822578

image-20221210173705583

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从上述代码中我们可以知道set方法的主要工作如下：

public void set(T value) {
     //1.获取当前线程
     Thread t = Thread.currentThread();

     //2.通过线程对象，获取到和此线程关联的ThreadLocalMap
     //   （ThreadLocalMap是ThreadLocal里的一个静态内部类*,
     //   类型是ThreadLocal$ThreadLocalMap）
     ThreadLocalMap map = getMap(t);

     //3.如果获取到的ThreadLocalMap不为空，就将传入的数据放入map，其中：
     //   -key为当前的ThreadLocal对象(this) -value为存放的数据，
     //   因为key值不能重复（map性质），一个ThreadLocal对象只能存放一个数据
     //   如果再赋值，就会替换旧的value值
     if (map != null)
         map.set(this, value);

      //4.如果和当前线程关联的ThreadLocalMap为null，
      //就创建一个和当前线程关联的ThreadLocalMap，并且将存放的数据作为value放入map，
      //这里的key为当前线程t（作用是让线程和创建的map关联起来）
     else       
         createMap(t, value);
}

在2.2应用实例的threadLocal1.set(dog);语句旁打上断点，点击debug，点击step over。

如下图所示，可以看到子线程Thread-0中有一个threadLocals属性（该属性的类型为ThreadLocalMap），该map中又有一个table属性（table的类型为Entry[]数组）, table数组存放Entry对。

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这里涉及到的弱引用暂不深入

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在Entry对中，以k-v的形式存放数据，key值为 当前的线程中 的ThreadLocal对象，value值为存放的数据。

因为map的存放性质，如果在同一个ThreadLocal对象中存放多个value，那么在底层的Entry对中保存的是最近存放的value值，这也是为什么一个ThreadLocal对象只能存放一个值。

线程中所有的ThreadLocal对象都被当前线程的threadLocals属性(map)管理。因此无论在哪个方法中，只要能找到对应的线程Thread，就对该线程关联的所有ThreadLocal对象中的value值进行操作。

一个线程中可以有多个ThreadLocal对象，如果还有其他ThreadLocal对象，使用set方法，存放的就是其他Entry对（key值就是其他的ThreadLocal对象）

存放多个ThreadLocal对象：

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3.2ThreadLocal的get()

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public T get() {
    //先得到当前的线程对象
    Thread t = Thread.currentThread();
    //获取和当前线程对象关联的ThreadLocalMap
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    //如果map不为空
    if (map != null) {
        //就根据当前的调用者this（即当前调用get方法的ThreadLocal对象），得到对应的Entry
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        //如果Entry的值e不为空
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            //返回当前ThreadLocal对象关联的value值
            T result = (T)e.value;
            return result;
        }
    }
    //如果map为空，就初始化map，并将map和当前线程关联
    return setInitialValue();
}

3.3总结

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