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  • ThreadLocal SimpleDateFormat

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  1. 后端
  2. 并发编程

09 ThreadLocal

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最后更新于2年前

这有帮助吗?

本文为个人学习摘要笔记。 原文地址:

对于多任务,Java 标准库提供的线程池可以方便地执行这些任务,同时复用线程。那么如何在一个线程内传递状态?

如下栗子,一个内部需要调用若干其他方法,同时传递参数 user。

public void process(User user) {
    checkPermission(user);
    doWork(user);
    saveStatus(user);
    sendResponse(user);
}

这种在一个线程中,横跨若干方法调用,需要传递的对象,我们通常称之为上下文(Context),它是一种状态,可以是用户身份、任务信息等。

给每个方法增加一个 context 参数非常麻烦,而且有些时候,如果调用链有无法修改源码的第三方库,User 对象就传不进去了。

Java 标准库提供了一个特殊的 ThreadLocal,它可以在一个线程中传递同一个对象。

ThreadLocal 实例通常总是以静态字段初始化如下:

static ThreadLocal<String> threadLocalUser = new ThreadLocal<>();

使用方式:

void processUser(user) {
    try {
        threadLocalUser.set(user);
        step1();
        step2();
    } finally {
        threadLocalUser.remove();
    }
}

void step1() {
    User u = threadLocalUser.get();
    printUser();
}

void step2() {
    User u = threadLocalUser.get();
    checkUser(u.id);
}

注意到普通的方法调用一定是同一个线程执行的,所以,step1()、step2() 方法内,threadLocalUser.get() 获取的 User 对象是同一个实例。

实际上,可以把 ThreadLocal 看成一个全局 Map<Thread, Object>,每个线程获取 ThreadLocal 变量时,总是使用 Thread 自身作为 key:

Object threadLocalValue = threadLocalMap.get(Thread.currentThread());

因此,ThreadLocal 相当于给每个线程都开辟了一个独立的存储空间,各个线程的 ThreadLocal 关联的实例互不干扰。

最后,特别注意 ThreadLocal 一定要在 finally 中清除。这是因为当前线程执行完相关代码后,很可能会被重新放入线程池中,如果 ThreadLocal 没有被清除,该线程执行其他代码时,会把上一次的状态带进去。

为了保证能释放 ThreadLocal 关联的实例,我们可以通过 AutoCloseable 接口配合 try (resource) {...} 结构,让编译器自动为我们关闭。例如,一个保存了当前用户名的 ThreadLocal 可以封装为一个 UserContext 对象:

public class UserContext implements AutoCloseable {

    static final ThreadLocal<String> ctx = new ThreadLocal<>();

    public UserContext(String user) {
        ctx.set(user);
    }

    public static String currentUser() {
        return ctx.get();
    }

    @Override
    public void close() {
        ctx.remove();
    }
}

使用方式:

try (var ctx = new UserContext("Bob")) {
    // 可任意调用UserContext.currentUser():
    String currentUser = UserContext.currentUser();
} // 在此自动调用UserContext.close()方法释放ThreadLocal关联对象

这样就在 UserContext 中完全封装了 ThreadLocal,外部代码在 try (resource) {...} 内部可以随时调用 UserContext.currentUser() 获取当前线程绑定的用户名。

小结

ThreadLocal 空间换时间,synchronized 时间换空间。

  • ThreadLocal 表示线程的“局部变量”,它确保每个线程的 ThreadLocal 变量都是各自独立的;

  • ThreadLocal 适合在一个线程的处理流程中保持上下文(避免了同一参数在所有方法中传递);

  • 使用 ThreadLocal 要用 try ... finally 结构,并在 finally 中清除。

DEMO

ThreadLocal SimpleDateFormat

/**
 * 10 个线程执行 1000 次打印格式化日期,每个线程有自己的格式化对象
 */
public class ThreadLocalNormalUsage03 {

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

    private static ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormatThreadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            int finalI = i;
            threadPool.submit(() -> {
                String date = new ThreadLocalNormalUsage03().date(finalI);
                System.out.println(date);
            });
        }
        threadPool.shutdown();
    }

    private String date(int seconds) {
        Date date = new Date(1000 * seconds);
        SimpleDateFormat simpleDateFormat = dateFormatThreadLocal.get();
        return simpleDateFormat.format(date);
    }
}
廖雪峰 Java 教程 - 使用 ThreadLocal