线程利器ThreadLocal

jiezi

5 年前

这是 JWT 认证条件下的 getCurrentLoginUser 代码实现，请分析性能：

@Override
@ApiOperation("获取当前登录的用户")
public User getCurrentLoginUser() {if (this.currentLoginUser != null) {return this.currentLoginUser;} else {
        // 获取认证数据并查询登陆用户
        Claims claims = JwtUtils.getClaims(this.getHttpServletRequest());
        Long userId = JwtUtils.getUserId(claims);
        return this.getAuthInterceptor().getUserById(userId);
    }
}

在生产环境中，currentLoginUser永远为 null，if 不执行。

执行 else 内的解析 JWT 的代码，解析userId，再查询用户。

很明显，一次请求内，当 getCurrentLoginUser 被多次调用时，会重复解析JWT，就会产生性能问题。

解决重复解析 JWT 的唯一思路就是缓存，第一次解析完 userId 并查询出 user 后将这个 user 对象缓存。

因为并发请求时，每个请求分配一个线程管理Socket。

所以当前待解决的问题就变成了：如何设计一种缓存，使之各线程不影响，线程安全。

简单的设计如上，一个 Map，Thread 作为key，用户缓存作为value。

ThreadLocal是啥？没听说过是不是？其实这是 Java 里最基础的东西。我的 Java 到底学了个啥呀？

日常吐槽，我发现其他学校竟然讲 spring-boot、spring-cloud、ConcurrentHashMap 源码，人家上完专业课直接精通kafka。

一般人知道 HashMap 的阀值为什么是 8 吗？

对不起，这些人家老师都讲过。而《河北工业大学》的“大博士”，你讲个检查异常都讲错了，被学生指出之后还不改。你去学学 Java 再来讲课好吗？

最后的结果就是，我们辛辛苦苦准备了好几个月的东西，人家课上就精通完了。怪不得干不过人家，我们引以为傲的 spring-cloud、RPC 原来都属于课上的基础知识。

继续。

我们想用一个类似 Map<Thread, User> 这样的数据结构来设计缓存，其实 JDK 中早就为我们封装好了，即ThreadLocal<T>。

栗子

大家来看下面的示例代码：

ThreadLocal<String> local = new ThreadLocal<>();
Thread thread1 = new Thread(() -> {local.set("test1");
    System.out.println("线程 1 set 完毕");
    try {Thread.sleep(100);
    } catch (InterruptedException e) { }
    System.out.println("线程 1:" + local.get());
});
Thread thread2 = new Thread(() -> {local.set("test2");
    System.out.println("线程 2 set 完毕");
    try {Thread.sleep(100);
    } catch (InterruptedException e) { }
    System.out.println("线程 2:" + local.get());
});
thread1.start();
thread2.start();

运行结果如下：

main线程创建 ThreadLocal 对象，thread1、thread2操作的是同一个对象 local，thread1、thread2 分别 set 数据，两线程再次从 local 中获取数据的时候，能够保证两者数据不冲突。

ThreadLocal<String> local = new ThreadLocal<>();

ThreadLocal中的 set 方法实现如下：

获取当前线程，同时通过线程对象获取ThreadLocalMap。

public void set(T value) {Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null)
        map.set(this, value);
    else
        createMap(t, value);
}

set内调用了 getMap 方法，看看 getMap 的内部实现：

返回线程对象内的 threadLocals 属性。

ThreadLocalMap getMap(Thread t) {return t.threadLocals;}

Thread类中的成员属性threadLocals，默认为null。

接着看：获取到了 Map 之后，用当前的 ThreadLocal 对象作为 key 存储 value 进Map。

if (map != null)
    map.set(this, value);
else
    createMap(t, value);

这样设计十分地精妙，每一个线程都有独立的 Map 存储，肯定能做到数据隔离且安全。且可方便地创建多个安全的 ThreadLocal 进行存储。

鉴于 ThreadLocal 的特性，我们可以设计一个 SecurityContext 以封装ThreadLocal<User>。

@Component
public class SecurityContext {private ThreadLocal<User> local = new ThreadLocal<>();

    public void set(User user) {local.set(user);
    }

    public User get() {return local.get();
    }

    public void clear() {local.remove();
    }
}

写一个拦截器，思路如下：

在 pre 里解析 JWT，并存到SecurityContext 里。

在 post 里clear，防止线程池线程复用导致数据错误。

然后原来的 getCurrentLoginUser 方法直接从 SecurityContext 中get即可。

看到 SecurityContext 这个名称是不是很熟悉？

从 spring-security 中获取用户信息的方法如下，它怎么实现的呢？

SecurityContextHolder.getContext().getAuthentication().getPrincipal();

点开 spring-security 源码，有三种策略：GlobalSecurityContextHolderStrategy(即全局线程共享策略)、ThreadLocalSecurityContextHolderStrategy(本地策略)、InheritableThreadLocalSecurityContextHolderStrategy(可继承的本地策略)。

点开源码后发现，其实 spring-security 就是这么简单，内部也是用 ThreadLocal 实现的，只是此处存储的信息比较多，使用ThreadLocal<SecurityContext>。

写框架的也是程序员，只是他们的基础比我们好而已。

醉里且贪欢笑，要愁那得工夫。近来始觉古人书，信著全无是处。
昨夜松边醉倒，问松我醉何如。只疑松动要来扶，以手推松曰去！
——辛弃疾《西江月·遣兴》

教育什么时候能改革呀？我太渺小了，还有人听得见吗？

线程利器ThreadLocal

引言

解决

分析

ThreadLocal

底层原理

改写

熟悉吗？

总结