【并发设计模式】聊聊线程本地存储模式如何实现的线程安全

前面两篇文章，通过两阶段终止的模式进行优雅关闭线程，利用数据不变性的方式保证数据安全，以及基于COW的模式，保证读数据的安全。本篇我们来简述下如果利用线程本地存储的方式保证线程安全。

首先一个大前提就是并发问题，其实就是多个线程之间读写共享数据，那么COW是通过将数据读和写分离。而从不共享数据的角度看，那么每个线程都存储一份数据。那么就不会存在线程安全。也就是说线程T1维护一个变量i 自己操作，而线程T2也维护一个变量i。 T1对i 操作，不会影响到T2的i值。

Java中就是通过ThreadLocal的方式实现。

实现原理

具体的工作原理就是线程Thread持有ThreadLocalMap变量，而ThreadLocalMap其实是ThreadLocal中的一个静态内部类。而ThreadLocalMap其实就是数组结构，key对应的线程this。value对应的是线程设置的值。

public class Thread implements Runnable {/*** ThreadLocal 的 ThreadLocalMap 是线程的一个属性，所以在多线程环境下 threadLocals 是线程安全的*/ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;}

public class ThreadLocal<T> {public T get() {// 返回当前 ThreadLocal 所在的线程Thread t = Thread.currentThread();// 从线程中拿到 ThreadLocalMapThreadLocalMap map = getMap(t);if (map != null) {// 从 map 中拿到 entryThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);// 如果不为空，读取当前 ThreadLocal 中保存的值if (e != null) {@SuppressWarnings("unchecked")T result = (T) e.value;return result;}}// 若 map 为空，则对当前线程的 ThreadLocal 进行初始化，最后返回当前的 ThreadLocal 对象关联的初值，即 valuereturn setInitialValue();}/*** 初始化 ThreadLocalMap，并存储键值对 <key, value>，最后返回 value** @return value*/private T setInitialValue() {// 获取为 ThreadLocal 对象设置关联的初值T value = initialValue();Thread t = Thread.currentThread();// 返回当前线程 t 持有的 mapThreadLocalMap map = getMap(t);if (map != null) {map.set(this, value);} else {// 为当前线程初始化 map，并存储键值对 <t, value>createMap(t, value);}return value;}/*** 为当前 ThreadLocal 对象关联 value 值** @param value 要存储在此线程的线程副本的值*/public void set(T value) {// 返回当前 ThreadLocal 所在的线程Thread t = Thread.currentThread();// 返回当前线程持有的mapThreadLocalMap map = getMap(t);if (map != null) {// 如果 ThreadLocalMap 不为空，则直接存储<ThreadLocal, T>键值对map.set(this, value);} else {// 否则，需要为当前线程初始化 ThreadLocalMap，并存储键值对 <this, firstValue>createMap(t, value);}}/*** 清理当前 ThreadLocal 对象关联的键值对*/public void remove() {// 返回当前线程持有的 mapThreadLocalMap m = getMap(Thread.currentThread());if (m != null) {// 从 map 中清理当前 ThreadLocal 对象关联的键值对m.remove(this);}}/*** 返回当前线程 thread 持有的 ThreadLocalMap** @param t 当前线程* @return ThreadLocalMap*/ThreadLocalMap getMap(Thread t) {return t.threadLocals;}

所以通过以上的方式可以保证每个线程内部保存一个Map数组，但是对应的key确实一个软引用，具体的介绍，另一篇文章有详细介绍就不说了总体上就是

【Java并发】从simpleDateFormart聊聊threadlocal原理机制

• 对象的强软弱虚引用
• threadlocal的原理
• 对象内存泄漏

实际应用

因为threadlocal是和线程绑定的，所以可以很自然的就采用在线程级别做一些事情。

1.切换数据库
比如我们在切换数据的时候，就可以通过threadlocal进行操作。
比如当前默认就是从库，但是想要从主库切到从库上，就可以进行通过threadlocal进行使用。

        DynamicDataSourceHolder.setDataSourceTypeMaster();boolean updateResult;try {xxxxx // 业务代码} finally {DynamicDataSourceHolder.clearDataSourceType();}

public final class DynamicDataSourceHolder {private static ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal();public static int dataSourceMasterSize;public static int dataSourceSlaveSize;private static Random random = new Random();private DynamicDataSourceHolder() {}public static String getDataSourceType() {if (null == threadLocal.get()) {setDataSourceTypeSlave();}return (String)threadLocal.get();}public static void setDataSourceTypeMaster() {threadLocal.set("MASTER");}public static void setDataSourceTypeSlave() {int randomSlave = random.nextInt(dataSourceSlaveSize);threadLocal.set("SLAVE" + (randomSlave + 1));}public static void clearDataSourceType() {threadLocal.remove();}
}

通过这种方式，可以很方便的进行切换数据库。

2.第二种场景
那就是比如我们需要针对线程级别进行添加整个链路的相关信息，或者存储相关数据。或者通过AOP注入的方式，前后执行一些方法。

好了今天比较简单，就到这里。

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