ThreadLocal的使用場景分析

目錄

一.ThreadLocal介紹

二.使用場景1——數據庫事務問題

　　2.1 問題背景

　　2.2 方案1-修改接口傳參

　　2.3 方案2-使用ThreadLocal

三.使用場景2——日誌追蹤問題

四.其他使用場景

一.ThreadLocal介紹

　　我們知道，變量從作用域範圍進行分類，可以分為“全局變量”、“局部變量”兩種：

　　1.全局變量（global variable），比如類的靜態屬性（加static關鍵字），在類的整個生命周期都有效；

　　2.局部變量（local variable)，比如在一個方法中定義的變量，作用域只是在當前方法內，方法執行完畢后，變量就銷毀（釋放）了；

　　使用全局變量，當多個線程同時修改靜態屬性，就容易出現併發問題，導致臟數據；而局部變量一般來說不會出現併發問題（在方法中開啟多線程併發修改局部變量，仍可能引起併發問題）；

　　再看ThreadLocal，從名稱上就能知道，它可以用來保存局部變量，只不過這個“局部”是指“線程”作用域，也就是說，該變量在該線程的整個生命周期中有效。

二.使用場景1——數據庫事務問題

2.1問題背景

　　下面介紹示例，UserService調用UserDao刪除用戶信息，涉及到兩張表的操作，所以用到了數據庫事務:

　　數據庫封裝類DbUtils

public class DbUtils {

    // 使用C3P0連接池
    private static ComboPooledDataSource dataSource = new ComboPooledDataSource("dev");

    public static Connection getConnectionFromPool() throws SQLException {
        return dataSource.getConnection();
    }

    // 省略其他方法.....
}

　　UserService代碼如下：　　

public class UserService {

    private UserDao userDao;

    public void deleteUserInfo(Integer id, String operator) {
        Connection connection = null;
        try {
            // 從連接池中獲取一個連接
            connection = DbUtils.getConnectionFromPool();
            // 因為涉及事務操作，所以需要關閉自動提交
            connection.setAutoCommit(false);

            // 事務涉及兩步操作，刪除用戶表，增加操作日誌
            userDao.deleteUserById(id);
            userDao.addOperateLog(id, operator);

            connection.commit();
        } catch (SQLException e) {
            // 回滾操作
            try {
                if (connection != null) {
                    connection.rollback();
                }
            } catch (SQLException ex) {
            }
        } finally {
            DbUtils.freeConnection(connection);
        }
    }
}

　　下面是UserDao，省略了部分代碼：

package cn.ganlixin.dao;
import cn.ganlixin.util.DbUtils;
import java.sql.Connection;

/**
 * @author ganlixin
 * @create 2020-06-12
 */
public class UserDao {

    public void deleteUserById(Integer id) {
        // 從連接池中獲取一個數據連接
        Connection connection = DbUtils.getConnectionFromPool();

        // 利用獲取的數據庫連接，執行sql...........刪除用戶表的一條數據

        // 歸還連接給連接池
        DbUtils.freeConnection(connection);
    }

    public void addOperateLog(Integer id, String operator) {
        // 從連接池中獲取一個數據連接
        Connection connection = DbUtils.getConnectionFromPool();

        // 利用獲取的數據庫連接，執行sql...........插入一條記錄到操作日誌表

        // 歸還連接給連接池
        DbUtils.freeConnection(connection);
    }
}

　　上面的代碼乍一看，好像沒啥問題，但是仔細看，其實是存在問題的！！問題出在哪兒呢？就出在從數據庫連接池獲取連接哪個位置。

　　1.UserService會從數據庫連接池獲取一個連接，關閉該連接的自動提交；

　　2.UserService然後調用UserDao的兩個接口進行數據庫操作；

　　3.UserDao的兩個接口，都會從數據庫連接池獲取一個連接，然後執行sql；

　　注意，第1步和第3步獲得的連接不一定是同一個！！！！這才是關鍵。

　　如果UserService和UserDao獲取的數據庫連接不是同一個，那麼UserService中關閉自動提交的數據庫連接，並不是UserDao接口中執行sql的數據庫連接，當userService中捕獲異常，即使執行rollback，userDao中的sql已經執行完了，並不會回滾，所以數據已經出現不一致！！！

2.2方案1-修改接口傳參

　　上面的例子中，因為UserService和UserDao獲取的連接不是同一個，所以並不能保證事務原子性；那麼只要能夠解決這個問題，就可以保證了

　　可以修改userDao中的代碼，不要每次在UserDao中從數據庫連接池獲取連接，而是增加一個參數，該參數就是數據庫連接，有UserService傳入，這樣就能保證UserService和UserDao使用同一個數據庫連接了

public class UserDao {

    public void deleteUserById(Connection connection, Integer id) {
        // 利用傳入的數據庫連接，執行sql...........刪除用戶表的一條數據
    }

    public void addOperateLog(Connection connection, Integer id, String operator) {
        // 利用傳入的數據庫連接，執行sql...........插入一條記錄到操作日誌表
    }
}

　　UserService調用接口時，傳入數據庫連接，修改代碼后如下：

// 事務涉及兩步操作，刪除用戶表，增加操作日誌
// 新增參數傳入數據庫連接，保證UserService和UserDao使用同一個連接
userDao.deleteUserById(connection, id);
userDao.addOperateLog(connection, id, operator);

　　這樣做，的確是能解決數據庫事務的問題，但是並不推薦這樣做，耦合度太高，不利於維護，修改起來也不方便；

2.3使用ThreadLocal解決

　　ThreadLocal可以保存當前線程有效的變量，正好適合解決這個問題，而且改動的點也特別小，只需要在DbUtils獲取連接的時候，將獲取到的連接存到ThreadLocal中即可：

public class DbUtils {

    // 使用C3P0連接池
    private static ComboPooledDataSource dataSource = new ComboPooledDataSource("dev");

    // 創建threadLocal對象，保存每個線程的數據庫連接對象
    private static ThreadLocal<Connection> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    public static Connection getConnectionFromPool() throws SQLException {
        if (threadLocal.get() == null) {
            threadLocal.set(dataSource.getConnection());
        }

        return threadLocal.get();
    }

    // 省略其他方法.....
}

　　然後UserService和UserDao中，恢復最初的版本，UserService和UserDao中都調用DbUtils獲取數據庫連接，此時他們獲取到的連接則是同一個Connection對象，就可以解決數據庫事務問題了。

三.使用場景2——日誌追蹤問題

　　如果理解了場景1的數據庫事務問題，那麼對於本小節的日誌追蹤，光看標題就知道是怎麼回事了；

　　開發過程時，會在項目中打很多的日誌，一般來說，查看日誌的時候，都是通過關鍵字去找日誌，這就需要我們在打日誌的時候明確的寫入某些標識，比如用戶ID、訂單號、流水號…

　　如果業務比較複雜，那麼一個請求的處理流程就會比較長，如果將這麼一長串的流程給串起來，也可以通過前面說的用戶ID、訂單號、流水號來串，但有個問題，某些接口沒有用戶ID或者訂單號作為參數！！！！這個時候，雖然可以像場景1中給接口增加用戶ID或者訂單號作為參數，但是並不推薦這麼做。

　　此時可以就可以使用ThreadLocal，封裝一個工具類，提供唯一標識（可以是用戶ID、訂單號、或者是分佈式全局ID），示例如下：

package cn.ganlixin.util;

/**
 * 描述:
 * 日誌追蹤工具類，設置和獲取traceId，
 * 此處的traceId使用snowFlake雪花數算法，詳情可以參考：https://www.cnblogs.com/-beyond/p/12452632.html
 *
 * @author ganlixin
 * @create 2020-06-12
 */
public class TraceUtils {
    // 創建ThreadLocal靜態屬性，存Long類型的uuid
    private static final ThreadLocal<Long> threadLocal = new ThreadLocal<>();

    // 全局id生成器（雪花數算法）
    private static final SnowFlakeIdGenerator generator = new SnowFlakeIdGenerator(1, 1);

    public static void setUuid(String uuid) {
        // 雪花數算法
        threadLocal.set(generator.nextId());
    }

    public static Long getUuid() {
        if (threadLocal.get() == null) {
            threadLocal.set(generator.nextId());
        }
        return threadLocal.get();
    }
}

　　使用示例：

@Slf4j
public class UserService {

    private UserDao userDao;

    public void deleteUserInfo(Integer id, String operator) {
        log.info("traceId:{}, id:{}, operator:{}", TraceUtils.getUuid(), id, operator);
        
        //.....
    }
}

@Slf4j
public class UserDao {

    public void deleteUserById(Connection connection, Integer id) {
        log.info("traceId:{}, id:{}", TraceUtils.getUuid(), id);
    }
}

 四.其他場景

　　其他場景，其實就是利用ThreadLocal“線程私有且線程間互不影響”特性，除了上面的兩個場景，常見的還有用來記錄用戶的登錄狀態（當然也可以用session或者cookie實現）。

　　原文地址：https://www.cnblogs.com/-beyond/p/13111015.html 

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