Java中的ThreadLocal功能演示

除了使用​​synchronized​​​同步符号外，​​Java​​​中的​​ThreadLocal​​​是另一种实现线程安全的方法。在进行性能测试用例的编写过程中，比较简单的办法就是直接使用​​synchronized​​关键字，修饰对象、方法以及类。但是使用​​synchronized​​​同步，这可能会影响应用程序的可伸缩性以及运行效率。但是如果要在多个线程之间共享对象又要保障线程安全，则除了​​synchronized​​之外没有特别适合测试的方法。

​​Java​​​中的​​ThreadLocal​​​是实现线程安全的另一种方法，它不满足同步要求，而是通过为每个线程提供​​Object​​的显式副本来消除共享。由于不再共享对象，因此不需要同步，它可以提高应用程序的可伸缩性和运行效率。

在本文中，会介绍有关​​ThreadLocal​​​的基础知识点点，​​Demo​​​中​​ThreadLocal​​的简单示例。

ThreadLocal简介

很多人几乎都没有用过​​ThreadLocal​​​类，因为在测试中能用到的地方实在太少了，而且测试脚本的性能一般来讲都会很高，远超被测服务的处理能力，所以即使全部使用​​synchronized​​也不会有任何问题。

但是​​ThreadLocal​​​有很多真正的使用场景，这就是为什么将其添加到标准​​Java​​​平台库中的原因。尽管知道现在多线程编程测试中对于​​ThreadLocal​​应用并不多，但是我会在后期多进行一些实践，分享给各位。

以下是​​Java​​​中​​ThreadLocal​​类的一些众所周知的用法：

• ​​ThreadLocal​​​非常适合实现每个线程单例类或每个线程上下文信息（例如事务​​ID​​）。
• 可以将任何非线程对象包装在​​ThreadLocal​​​中，并且将其使用变为线程安全的。​​ThreadLocal​​​的经典示例之一是共享​​SimpleDateFormat​​​。由于​​SimpleDateFormat​​不是线程安全的，因此使用全局格式化程序可能无法正常工作，但是使用每个线程格式化程序当然可以工作。
• ​​ThreadLocal​​​提供了另一种扩展​​Thread​​​的方法。如果要保留信息或将信息从一个方法调用传递到另一个方法，则可以使用​​ThreadLocal​​进行传递。
• 由于不需要修改任何方法，因此可以提供极大的灵活性。

没有两个线程可以看到彼此的​​ThreadLocal​​​变量。​​J2EE​​​应用程序服务器中有一个​​ThreadLocal​​​的真实示例，该服务器使用​​Java ThreadLocal​​变量来跟踪事务和安全上下文。

为了避免过多的创建和共享全局实例时的切换成本，将诸如数据库连接之类的重对象作为ThreadLocal共享是很有意义的。

ThreadLocal演示Demo

package com.fun.ztest.java;

import com.fun.frame.SourceCode;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import java.io.IOException;

/**
 * ThreadLocal演示测试类
 */
public class FunTester extends SourceCode {

    public static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(FunTester.class);

    /**
     * 这个是重点,通过ThreadLocal类重建线程私有的对象
     */
    private static final ThreadLocal<Object> format = new ThreadLocal() {

        @Override
        protected Object initialValue() {
            Object funTester = new Object();
            logger.info("初始化对象,线程: {} 对象: {}", Thread.currentThread().getName(), funTester.hashCode());
            return funTester;
        }
    };

    public static void main(String args[]) throws IOException, InterruptedException {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            Thread t = new Thread(new Fun());
            t.start();
        }
    }

    /**
     * 获取对象
     *
     * @return
     */
    public static Object get() {
        return format.get();
    }


    static class Fun implements Runnable {

        @Override
        public void run() {
            logger.info("线程: {} 对象: {}", Thread.currentThread().getName(), FunTester.get().hashCode());
        }


    }


}

控制台输出

INFO-> 当前用户：fv，IP：10.60.193.37，工作目录：/Users/fv/Documents/workspace/fun/,系统编码格式:UTF-8,系统Mac OS X版本:10.16
INFO-> 初始化对象,线程: Thread-1 对象: 347384150
INFO-> 初始化对象,线程: Thread-2 对象: 142607688
INFO-> 线程: Thread-1 对象: 347384150
INFO-> 线程: Thread-2 对象: 142607688
INFO-> 初始化对象,线程: Thread-3 对象: 1008357237
INFO-> 初始化对象,线程: Thread-4 对象: 559951532
INFO-> 线程: Thread-3 对象: 1008357237
INFO-> 线程: Thread-4 对象: 559951532
INFO-> 初始化对象,线程: Thread-5 对象: 748958847
INFO-> 线程: Thread-5 对象: 748958847

Process finished with exit code 0

如果查看上述程序的输出，则会发现，当不同的线程调用​​ThreadLocal​​​类的​​get()​​​方法而不是调用其​​initialValue()​​​方法时，该方法将为该线程创建​​Object​​​的互斥实例对象。 由于​​Object​​在线程之间不共享，并且实质上在创建它自己的线程安全对象或者方法的线程本地是完全线程安全的。

ThreadLocal类知识点

• Java的​​ThreadLocal​​​在​​JDK 1.2​​​上引入，但后来在​​JDK 1.4​​​中进行了泛化，以在​​ThreadLocal​​变量上引入类型安全性。
• ​​ThreadLocal​​​通常与​​Thread​​​一起使用，由​​Thread​​​执行的所有代码都可以访问​​ThreadLocal​​​变量，但是两个线程看不到彼此的​​ThreadLocal​​变量。
• 每个线程都拥有​​ThreadLocal​​​变量的互斥副本，该副本在线程完成或死亡（正常情况下或由于任何异常）后才有进行垃圾回收，因为这些​​ThreadLocal​​变量没有任何其他线程引用。
• Java中的​​ThreadLocal​​​变量通常是类中的私有静态字段，并在​​Thread​​中维护其状态。

不要误解​​ThreadLocal​​​是​​Synchronization​​​的替代方法，它全部取决于你自己的程序设计。如果设计允许每个线程拥有自己的对象副本，则可以使用​​ThreadLocal​​。

项目中使用

这里一个处理​​requestid​​​的类，通过​​ThreadLocal​​使用，可以保证每个请求都拥有唯一的一个追踪标记。

public class TraceKeyHolder {
    private static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal();

    public TraceKeyHolder() {
    }

    public static String getTraceKey() {
        return (String)threadLocal.get();
    }

    public static void setTraceKey(String traceKey) {
        threadLocal.set(traceKey);
    }

    public static void clear() {
        threadLocal.remove();
    }
}

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