如何保证线程安全

  1. 控制资源的访问、使用（即保证在同一时刻只能有一个线程对资源访问、使用成功）；我们常使用加锁或者通过更复杂的CAS来控制资源的访问来达到线程安全；
  2. 除了控制资源的访问，我们还可以通过增加资源来保证所有对象的线程安全。我们只要给每一个线程都分配不同的资源对象，那么从线程安全的角度来看也是满足的。
  3. java中的ThreadLocal便是通过上述第二种思路来保证线程安全的。

简单用法

@SpringBootTest
@RunWith(SpringRunner.class)
public class ParseDateTest {

    @Test
    public void testPareDate() {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            executorService.execute(new ParseDate(i));
        }
        while (!executorService.isShutdown()){

        }
    }
}

class ParseDate implements Runnable {
    static ThreadLocal<SimpleDateFormat> threadLocal = new ThreadLocal();
    int i = 0;

    public ParseDate(int i) {
        this.i = i;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            if (threadLocal.get() == null) {
                threadLocal.set(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
            }
            SimpleDateFormat simpleDateFormat = threadLocal.get();
            Date t = simpleDateFormat.parse("2020-12-01 23:30:" + i % 60);
            System.out.println(i + ":" + t+"threadLocal="+simpleDateFormat+"threadName="+Thread.currentThread().getName());
        } catch (ParseException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
//因为SimpleDateFormat并不是线程安全的，
//所以上述代码使用了ThreadLocal给每一个线程各自分配一个SimpleDateFormat。
//当然也可以多个线程共用一个SimpleDateFormat实例（需要加锁保证线程安全）

ThreadLocal简述

  1. ThreadLocal是一个线程的局部变量，也就是说只有当前线程可以访问，那自然是线程安全的。
  2. ThreadLocal只是起到了简单的容器作用，为每一个线程分配不同的对象，需要在应用层面保证。比如上述代码：
if (threadLocal.get() == null) {
        threadLocal.set(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
}

当然你也可以在定义ThreadLocal的时候复写initialValue()方法来指定默认实现方式：

static ThreadLocal<SimpleDateFormat> threadLocal = new ThreadLocal<SimpleDateFormat>(){
        @Override
        protected SimpleDateFormat initialValue() {
            return new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        }
    };

ThreadLocal实现原理

public void set(T value) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null)
            map.set(this, value);
        else
            createMap(t, value);
    }
  1. set()方法中，先获取当前线程实例对象，然后通过当前线程这个对象获取ThreadLocalMap；
  2. ThreadLocalMap是Thread类中的成员变量（每一个线程都有自己的ThreadLocalMap），ThreadLocalMap可以简化理解成是一个HashMap。
  3. map.set(this, value); key(this)指的就是当前ThreadLocal这个对象，value就是我们需要设置的值。可以知道ThreadLocalMap中保存的就是当前这个线程的所有“局部变量”，也就是一个ThreadLocal变量的集合；
  4. 每一个线程都有自己的Thread类，该类中有一个成员变量ThreadLocalMap。该成员变量维护着这个线程的所有局部变量（map），其中key是某个局部变量ThreadLocal的实例，value就是这个ThreadLocal具体包装的值；
public T get() {
        Thread t = Thread.currentThread();
        ThreadLocalMap map = getMap(t);
        if (map != null) {
            ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
            if (e != null) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                T result = (T)e.value;
                return result;
            }
        }
        return setInitialValue();
    }
  1. get()方法中，也是先获取当前线程实例对象，然后获取这个线程实例对象中的ThreadLocalMap成员变量。
  2. 接着通过map.getEntry(this)，传入ThreadLocal实例这个key在ThreadLocalMap容器中获取到具体包装的值；
  3. 如果ThreadLocalMap为空的话，就会调用上述在定义ThreadLocal的时候复写的initialValue()方法，来达到初始化值；

总结

  1. 从上述分析可以知道，这些变量都是维护在Thread类内部的，也就意味着只要线程不退出，对象的引用将一直存在，当线程退出时，Thread类中的ThreadLocalMap才会进行清理。
  2. 但是当我们使用线程池时，意味着当前线程未必会退出（比如使用固定大小的线程池，线程总是存在）
  3. 所以一些大的对象设置到ThreadLocal后，如果在使用完毕后，而线程还没有这么块退出，最好使用ThreadLocal.remove()方法将这个变量移除；