ThreadLocal的介绍与使用

本篇是《图解Java多线程设计模式》第十一章的读书笔记。

有一个储物室，里面有很多储物柜。每个人拿着自己的钥匙去开自己的储物柜，虽然进同一个储物室，但彼此互不干扰。这就是 Thread-Local Storage 线程中的局部存储空间。

来看一个例子：每个线程将信息打印到自己的日志文件中。

TSLog ：打印类，每个线程都有自己的 TSLog 对象，向自己的日志文件中打印信息。

public class TSLog {private PrintWriter writer;public TSLog(String filename) {try {writer = new PrintWriter(new FileWriter(filename));} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}public void println(String s) {writer.println(s);}public void close() {System.out.println("=====End of log======");writer.close();}
}

Log：利用 ThreadLocal 获取请求对应的 TSLog 对象。

public class Log {private static final ThreadLocal<TSLog> tsLogCollection = new ThreadLocal<>();private static TSLog getTSLog() {TSLog tsLog = tsLogCollection.get();if (tsLog == null) {tsLog = new TSLog(Thread.currentThread().getName()+"-log.txt");tsLogCollection.set(tsLog);}return tsLog;}public static void println(String s) {getTSLog().println(s);}public static void close() {getTSLog().close();}
}

ClientThread：请求线程

public class ClientThread extends Thread {public ClientThread(String name) {super(name);}@Overridepublic void run() {System.out.println(getName()+" BEGIN");for (int i = 0; i < 10; i++) {Log.println("i = "+i);try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}Log.close();System.out.println(getName()+" END");}
}

Main：测试

public class Main {public static void main(String[] args) {new ClientThread("Zhao").start();new ClientThread("Qian").start();new ClientThread("Sun").start();}
}

类的关系图：

ThreadLocal 是线程特有的存储空间的意思，也就是只属于该线程，各个线程各自专用。

虽然 Thread-local storage 模式没有使用到锁，但这并不意味着吞吐量的提高，因为 ThreadLocal 存储/获取操作会产生额外的性能开销，该模式的重点在于没有显示的执行互斥处理，导致编程时犯错的可能性减小。

由于 ThreadLocal 会自动判断当前的线程，这相当于在程序中引入了上下文，这有一定危险，因为我们看不到处理中所用到的信息。例如在找Bug时，我们关注信息的流向，但上下文的引入导致当前Bug的产生可能是程序之前的行为导致的，也就导致定位问题的难度。

基于角色与基于任务

关于线程与线程使用的信息之间的关系，由基于角色和基于任务两种思考方式。

主体与客体

要想组装塑料模型，以下二者缺一不可。

组装塑料模型的人
塑料模型套件

同理假设我们需要让线程去完成一项工作，那么以下二者缺一不可：

工作的线程
工作所需的信息

总结以下就是：

用于做某事的主体
用于做某事的客体

在设计多线程程序时，根据以主体为主还是以客体为主的不同产生了以下两种方式

基于角色：以主体为主
基于任务：以客体为主

基于角色的考虑方式

即”线程最伟大"的方式。线程的实例来保存进行工作所必须的信息（上下文，状态）。这样减少了线程之间的交互信息量。一个线程使用从其它线程接收到的信息来执行处理（指的是线程间的通信)，改变自己的内部状态。我们将这种线程称为角色。用代码来表示大致如下：

class Actor extends Thread {// 角色的内部状态public void run() {// 循环的从外部接收并执行任务，改变内部状态}
}

该书的第12章介绍的 Active Object 模式就是一种角色。

基于任务的考虑方式

即“任务最伟大”的方式。信息保存在线程之间交互的实例中。不仅是数据还有请求的方法都在该实例中。我们称该实例为信息，请求或是命令。这里暂称为任务，任务储存了足够的信息，可以说这是一种富任务往来于轻线程之间的方式。典型就是书的第8章介绍的 Worker Thread 模式。
用代码表示大致如下：

class Task implements Runnable {// 进行工作所必须的信息public void run() {// 工作的处理内容}
}

java.util.TimerTask 类就是一个基于任务的类。该类实现了 Runnable 接口，它会被 java.util.Timer 类调用。如果要定义一项在一定时间后进行的工作或是顶起进行的工作，可以使用该类。
java.util.concurrent.FutureTask 类也是一个基于任务的类。

实际上两种方式是综合在一起的

我们通常采用的是角色之间通过任务交互的形式。