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当ThreadLocal碰上线程池

instein / 1053人阅读

ThreadLocal可以让线程拥有本地变量，在web环境中，为了方便代码解耦，我们通常用它来保存上下文信息，然后用一个util类提供访问入口，从controller层到service层可以很方便的获取上下文。下面我们通过代码来研究一下ThreadLocal。

新建一个ThreadContext类，用于保存线程上下文信息

public class ThreadContext {
    private static ThreadLocal userResource = new ThreadLocal();

    public static UserObj getUser() {
        return userResource.get();
    }

    public static void bindUser(UserObj user) {
        userResource.set(user);
    }

    public static UserObj unbindUser() {
        UserObj obj = userResource.get();
        userResource.remove();
        return obj;
    }
}

新建一个sessionFilter ，用来操作线程变量

@Override
public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
    HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) servletRequest;
    try {
        // 假设这里是从cookie拿token信息, 调用服务/或者从缓存查询用户信息
        // 为了避免后续逻辑中多次查询/请求缓存服务器, 这里拿到user后放到线程本地变量中
        UserObj user = ThreadContext.getUser();
        // 如果当前线程中没有绑定user对象,那么绑定一个新的user
        if (user == null) {
            ThreadContext.bindUser(new UserObj("usertest"));
        }

        filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse);
    } finally {
        // ThreadLocal的生命周期不等于一次request请求的生命周期
        // 每个request请求的响应是tomcat从线程池中分配的线程, 线程会被下个请求复用.
        // 所以请求结束后必须删除线程本地变量
        // ThreadContext.unbindUser();
    }
}

新建UserUtils工具类

/**
 * 配合SessionFilter使用,从上下文中取user信息
 */
public class UserUtils {
    public static UserObj getCurrentUser() {
        return ThreadContext.getUser();
    }
}

新建一个servlet测试

public class HelloworldServlet extends HttpServlet {

    private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(HelloworldServlet.class);
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        UserObj user = UserUtils.getCurrentUser();
        logger.info(user.getName() + user.hashCode());
        super.doGet(req, resp);
    }

    @Override
    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        super.doGet(req, resp);
    }
}

循环请求servlet，控制台显示结果如下。可以发现tomcat线程池的初始大小是10个，后面的请求复用了前面的线程，ThreadContext中的user对象的hashcode也一样。

2016-11-29 17:21:35.975  INFO 36672 --- [nio-8080-exec-2] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest818202673
2016-11-29 17:21:38.923  INFO 36672 --- [nio-8080-exec-3] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1582591702
2016-11-29 17:21:45.810  INFO 36672 --- [nio-8080-exec-4] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest55755037
2016-11-29 17:21:46.773  INFO 36672 --- [nio-8080-exec-5] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1495466807
2016-11-29 17:21:47.345  INFO 36672 --- [nio-8080-exec-6] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1149360245
2016-11-29 17:21:47.613  INFO 36672 --- [nio-8080-exec-7] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest518375339
2016-11-29 17:21:47.837  INFO 36672 --- [nio-8080-exec-8] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest92458992
2016-11-29 17:21:48.012  INFO 36672 --- [nio-8080-exec-9] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest944867034
2016-11-29 17:21:48.199  INFO 36672 --- [io-8080-exec-10] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1410972809
2016-11-29 17:21:48.378  INFO 36672 --- [nio-8080-exec-1] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest805332046
2016-11-29 17:21:48.552  INFO 36672 --- [nio-8080-exec-2] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest818202673
2016-11-29 17:21:48.730  INFO 36672 --- [nio-8080-exec-3] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1582591702
2016-11-29 17:21:48.903  INFO 36672 --- [nio-8080-exec-4] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest55755037
2016-11-29 17:21:49.072  INFO 36672 --- [nio-8080-exec-5] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1495466807
2016-11-29 17:21:49.247  INFO 36672 --- [nio-8080-exec-6] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1149360245
2016-11-29 17:21:49.402  INFO 36672 --- [nio-8080-exec-7] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest518375339

去掉注释// ThreadContext.unbindUser(); 重新请求，每次从ThreadLocal中拿到的user对象完全不一样了。

2016-11-29 17:30:37.150  INFO 36903 --- [nio-8080-exec-1] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest413138571
2016-11-29 17:30:42.932  INFO 36903 --- [nio-8080-exec-2] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1402191945
2016-11-29 17:30:43.124  INFO 36903 --- [nio-8080-exec-3] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1957579173
2016-11-29 17:30:43.313  INFO 36903 --- [nio-8080-exec-4] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1582591702
2016-11-29 17:30:43.501  INFO 36903 --- [nio-8080-exec-5] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1917479582
2016-11-29 17:30:43.679  INFO 36903 --- [nio-8080-exec-6] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest772036767
2016-11-29 17:30:43.851  INFO 36903 --- [nio-8080-exec-7] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest162020761
2016-11-29 17:30:44.024  INFO 36903 --- [nio-8080-exec-8] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest682232950
2016-11-29 17:30:44.225  INFO 36903 --- [nio-8080-exec-9] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest2140650341
2016-11-29 17:30:44.419  INFO 36903 --- [io-8080-exec-10] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1327601763
2016-11-29 17:30:44.593  INFO 36903 --- [nio-8080-exec-1] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest647738411
2016-11-29 17:30:44.787  INFO 36903 --- [nio-8080-exec-2] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest944867034
2016-11-29 17:30:45.045  INFO 36903 --- [nio-8080-exec-3] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1886154520
2016-11-29 17:30:45.317  INFO 36903 --- [nio-8080-exec-4] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1592904273
2016-11-29 17:30:46.380  INFO 36903 --- [nio-8080-exec-5] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1410972809
2016-11-29 17:30:46.524  INFO 36903 --- [nio-8080-exec-6] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1705570689
2016-11-29 17:30:46.692  INFO 36903 --- [nio-8080-exec-7] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1105134375
2016-11-29 17:30:46.802  INFO 36903 --- [nio-8080-exec-8] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest407377722

ThreadLocal子线程场景

需求新增， 需要在原有的业务逻辑中增加一个给用户发送邮件的操作。发送邮件我们采用异步处理，新建一个线程来执行。

protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
    UserObj user = UserUtils.getCurrentUser();
    logger.info(user.getName() + user.hashCode());

    SendEmailTask emailThread = new SendEmailTask();
    new Thread(emailThread).start();

    super.doGet(req, resp);
}

class SendEmailTask implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        UserObj user = UserUtils.getCurrentUser();
        logger.info("子线程中:" + (user == null ? "user为null" : user.getName() + user.hashCode()));
    }
}

主线程中创建异步线程，子线程中能拿到吗？通过测试发现是不能的

2016-11-29 18:09:16.482  INFO 38092 --- [nio-8080-exec-2] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1425505918
2016-11-29 18:09:16.483  INFO 38092 --- [       Thread-4] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : 子线程中:user为null
2016-11-29 18:09:20.995  INFO 38092 --- [nio-8080-exec-3] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1280373552
2016-11-29 18:09:20.996  INFO 38092 --- [       Thread-5] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : 子线程中:user为null

子线程怎么拿到父线程的ThreadLocal数据？jdk给我们提供了解决办法，ThreadLocal有一个子类InheritableThreadLocal，创建ThreadLocal时候我们采用InheritableThreadLocal类可以实现子线程获取到父线程的本地变量。

private static ThreadLocal userResource = new InheritableThreadLocal();

然后子线程中就可以正常拿到user对象了

2016-11-29 19:07:01.518  INFO 39644 --- [nio-8080-exec-2] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest495550128
2016-11-29 19:07:01.518  INFO 39644 --- [       Thread-4] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : 子线程中:usertest495550128
2016-11-29 19:07:05.839  INFO 39644 --- [nio-8080-exec-3] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1851717404
2016-11-29 19:07:05.840  INFO 39644 --- [       Thread-5] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : 子线程中:usertest1851717404

ThreadLocal 子线程传递－线程池场景

当我们执行异步任务时，大多会采用线程池的机制(如Executor)。这样就会存在一个问题，即使父线程已经结束，子线程依然存在并被池化。这样，线程池中的线程在下一次请求被执行的时候，ThreadLocal的get()方法返回的将不是当前线程中设定的变量，因为池中的“子线程”根本不是当前线程创建的，当前线程设定的ThreadLocal变量也就无法传递给线程池中的线程。
我们修改一下发送邮件的代码，改用线程池来实现。

2016-11-29 19:51:51.973  INFO 40937 --- [nio-8080-exec-1] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1417641261
2016-11-29 19:51:51.974  INFO 40937 --- [pool-1-thread-1] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : 子线程中:usertest1417641261
2016-11-29 19:51:55.746  INFO 40937 --- [nio-8080-exec-2] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1116537955
2016-11-29 19:51:55.746  INFO 40937 --- [pool-1-thread-1] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : 子线程中:usertest1417641261
2016-11-29 19:51:58.825  INFO 40937 --- [nio-8080-exec-3] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1489938856
2016-11-29 19:51:58.826  INFO 40937 --- [pool-1-thread-1] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : 子线程中:usertest1417641261

可以发现发送邮件的任务三次用的都是同一个线程[pool-1-thread-1]，第一次子线程和父线程中的user对象相同，后面的“子线程”（前面提到过，后面的已经不是子线程了）中的user对象都是和第一个父线程中的相同。
那么在线程池的场景下，怎么能让“子线程”正常拿到父线程传递过来的变量呢？如果我们能在创建task的时候主动传递过去就好了。按照这个想法我们来实施一下。
继续修改代码

protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
    UserObj user = UserUtils.getCurrentUser();
    logger.info(user.getName() + user.hashCode());

    SendEmailTask emailThread = new SendEmailTask();

    executor.execute(new UserRunnable(emailThread, user));
    super.doGet(req, resp);
}

/**
 * 做一个wrapper, 将目标任务做一层包装, 在run方法中传递线程本地变量
 */
class UserRunnable implements Runnable {
    /**
     * 目标任务对象
     */
    Runnable runnable;
    /**
     * 要绑定的user对象
     */
    UserObj user;

    public UserRunnable(Runnable runnable, UserObj user) {
        this.runnable = runnable;
        this.user = user;
    }

    @Override
    public void run() {
        ThreadContext.bindUser(user);
        runnable.run();
        ThreadContext.unbindUser();
    }
}

class SendEmailTask implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        UserObj user = UserUtils.getCurrentUser();
        logger.info("子线程中:" + (user == null ? "user为null" : user.getName() + user.hashCode()));
    }
}

重新请求，得到我们想要的结果

2016-11-29 20:04:12.153  INFO 41258 --- [nio-8080-exec-1] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1565180744
2016-11-29 20:04:12.154  INFO 41258 --- [pool-1-thread-1] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : 子线程中:usertest1565180744
2016-11-29 20:04:14.142  INFO 41258 --- [nio-8080-exec-2] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest481396704
2016-11-29 20:04:14.142  INFO 41258 --- [pool-1-thread-1] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : 子线程中:usertest481396704
2016-11-29 20:04:15.248  INFO 41258 --- [nio-8080-exec-3] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest400717395
2016-11-29 20:04:15.249  INFO 41258 --- [pool-1-thread-1] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : 子线程中:usertest400717395

到此为止，ThreadLocal常见的场景和对应解决方案应该可以满足了。接下来就是怎么在实际应用中运用了。

为了引出此文的初衷以及后面要讲的东西，针对最后一个解决方案，我们可以进一步完善一下。

ThreadContext.bindUser(user);
runnable.run();
ThreadContext.unbindUser();

这个地方在bind的时候是直接覆盖，无法对线程之前的状态进行保存和恢复。要实现这一点，我们可以抽象一个ThreadState来保存线程的状态，在bind之前保存original，任务执行完以后进行restore。

public interface ThreadState {
    void bind();

    void restore();

    void clear();
}

public class UserThreadState implements ThreadState {
    private UserObj original;

    private UserObj user;

    public UserThreadState(UserObj user) {
        this.user = user;
    }

    @Override
    public void bind() {
        this.original = ThreadContext.getUser();

        ThreadContext.bindUser(this.user);
    }

    @Override
    public void restore() {
        ThreadContext.bindUser(this.original);
    }

    @Override
    public void clear() {
        ThreadContext.unbindUser();
    }
}


protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
    UserObj user = UserUtils.getCurrentUser();
    logger.info(user.getName() + user.hashCode());

    SendEmailTask emailThread = new SendEmailTask();

    executor.execute(new UserRunnable(emailThread, new UserThreadState(user)));
    super.doGet(req, resp);
}

/**
 * 做一个wrapper, 将目标任务做一层包装, 在run方法中传递线程本地变量
 */
class UserRunnable implements Runnable {
    /**
     * 目标任务对象
     */
    Runnable runnable;
    /**
     * 要绑定的user对象
     */
    UserThreadState userThreadState;

    public UserRunnable(Runnable runnable, UserThreadState userThreadState) {
        this.runnable = runnable;
        this.userThreadState = userThreadState;
    }

    @Override
    public void run() {
        userThreadState.bind();
        runnable.run();
        userThreadState.restore();
        UserObj userOrig = UserUtils.getCurrentUser();
        logger.info("original:" + userOrig.getName() + userOrig.hashCode());
    }
}

class SendEmailTask implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        UserObj user = UserUtils.getCurrentUser();
        logger.info("子线程中:" + (user == null ? "user为null" : user.getName() + user.hashCode()));
    }
}

实现效果是相同的，至于为什么三次的original对象都是一样的，通过前面的说明应该能够理解

2016-11-29 20:19:48.694  INFO 41671 --- [nio-8080-exec-1] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest114760676
2016-11-29 20:19:48.699  INFO 41671 --- [pool-1-thread-1] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : 子线程中:usertest114760676
2016-11-29 20:19:48.700  INFO 41671 --- [pool-1-thread-1] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : original:usertest114760676
2016-11-29 20:19:57.123  INFO 41671 --- [nio-8080-exec-2] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest941302199
2016-11-29 20:19:57.123  INFO 41671 --- [pool-1-thread-1] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : 子线程中:usertest941302199
2016-11-29 20:19:57.123  INFO 41671 --- [pool-1-thread-1] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : original:usertest114760676
2016-11-29 20:20:04.385  INFO 41671 --- [nio-8080-exec-3] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : usertest1489938856
2016-11-29 20:20:04.385  INFO 41671 --- [pool-1-thread-1] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : 子线程中:usertest1489938856
2016-11-29 20:20:04.385  INFO 41671 --- [pool-1-thread-1] com.zallds.xy.servlet.HelloworldServlet  : original:usertest114760676

由于在使用shiro框架的SecurityUtils.getSubject()过程中碰到问题，才有了本文的示例，例子中的部分代码参考了shiro框架的实现机制。后面会再研究一下shiro的subject相关设计。

http://shiro.apache.org/subject.html

作者： 99793933e682
原文地址： https://www.jianshu.com/p/85d96fe9358b

云服务器 GPU云服务器 多线程线程池 线程池 java线程池线程数量 线程池并发

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    摘要：下面是线程相关的热门面试题，你可以用它来好好准备面试。线程安全问题都是由全局变量及静态变量引起的。持有自旋锁的线程在之前应该释放自旋锁以便其它线程可以获得自旋锁。 最近看到网上流传着，各种面试经验及面试题，往往都是一大堆技术题目贴上去，而没有答案。 不管你是新程序员还是老手，你一定在面试中遇到过有关线程的问题。Java语言一个重要的特点就是内置了对并发的支持，让Java大受企业和程序员...

    wow_worktile 评论0 收藏0

  • Java 并发方案全面学习总结

    摘要：进程线程与协程它们都是并行机制的解决方案。选择是任意性的，并在对实现做出决定时发生。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变，如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。 并发与并行的概念 并发(Concurrency): 问题域中的概念—— 程序需要被设计成能够处理多个同时（或者几乎同时）发生的事件 并行(Parallel...

    mengera88 评论0 收藏0

  • ThreadLocal 线程安全机制与小地雷

    摘要：多线程类库对于共享数据的读写控制主要采用锁机制保证线程安全，本文所要探究的则采用了一种完全不同的策略。所以出现内存泄露的前提必须是持有的线程一直存活，这在使用线程池时是很正常的，在这种情况下一直不会被，因为 Java 多线程类库对于共享数据的读写控制主要采用锁机制保证线程安全，本文所要探究的 ThreadLocal 则采用了一种完全不同的策略。ThreadLocal 不是用来解决共享数...

    xiao7cn 评论0 收藏0

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