单例模式 &使用ThreadLocal实现

不念不忘少年蓝@ 2023-09-30 22:02 17阅读 0赞

### 饿汉式单例（立即加载） ###

//饿汉式单例(立即加载)
    public class SingletonEHan {
        
        //指向自己实例的私有静态引用，主动创建
        private static SingletonEHan singletonEHan = new SingletonEHan();
    
        //私有的构造方法
        public SingletonEHan() {
        
        }
    
        //以自己实例为返回值的静态的公有方法，静态工厂方法
        public static SingletonEHan getSingletonEHan() {
        
            return singletonEHan;
        }
    }

### 懒汉式单例（延迟加载） ###

//懒汉式单例（延迟加载）
    public class SingletonLHan {
        
        //指向自己实例的私有静态引用
        private static SingletonLHan singletonLHan;
    
        //私有构造方法
        private SingletonLHan() {
        
        }
        //使用synchronized修饰，临界资源的同步互斥访问。————同步延迟加载 线程安全
        //public static synchronized SingletonLHan getSingletonLHan() {
        
    
        //以自己实例为返回值的静态的公有方法，静态工厂方法
        public static SingletonLHan getSingletonLHan() {
        
            //synchronized (SingletonLHan.class){} ————同步延迟加载 线程安全
            if (singletonLHan == null) {
        
                //被动创建，在真正需要使用时才去创建
                singletonLHan = new SingletonLHan();
            }
            return singletonLHan;
        }
    }

### 线程安全的懒汉式单例 双校验 ###

//线程安全的懒汉式单例
    public class SingletonDouble {
        
        //使用volatile关键字防止重排序，
        //因为new Instance()是一个非原子操作，创建一个不完整的实例
        private static volatile SingletonDouble singletonDouble;
        private SingletonDouble() {
        }
    
        public static SingletonDouble getSingletonDouble() {
        
            //第一次检测
            if (singletonDouble == null) {
        
                synchronized (SingletonDouble.class) {
        
                    //只需在第一次创建实例时才同步
                    if (singletonDouble == null) {
        
                        singletonDouble = new SingletonDouble();
                    }
                }
            }
            return singletonDouble;
        }
    }

### ThreadLocal线程局部变量 ###

public class SingletonTL {
        
        //ThreadLocal线程局部变量，将单例singletonTL线程私有化
        private static ThreadLocal<SingletonTL> singletonTLThreadLocal=new ThreadLocal<SingletonTL>();
        private static SingletonTL singletonTL;
    
        private SingletonTL(){
        }
    
        public static SingletonTL getSingletonTL() {
        
            //第一次检查，若线程第一次访问，则进入if语句块；
            //否则，若线程已经访问过，则直接返回ThreadLocal中的值
            if(singletonTLThreadLocal.get()==null){
        
                synchronized (SingletonTL.class){
        
                    //第二次检查，该单例是否被创建
                    if(singletonTL==null){
        
                        singletonTL=new SingletonTL();
                    }
                    singletonTLThreadLocal.set(singletonTL);
                }
            }
            return singletonTLThreadLocal.get();
        }
    }

## ThreadLocal ##

**ThreadLocal**是什么

**ThreadLocal**叫做**线程变量**，意思是ThreadLocal中填充的变量属于**当前**线程，**该变量对其他线程而言是隔离的**。ThreadLocal为变量在每个线程中都创建了一个副本，那么每个线程可以访问自己内部的副本变量。

**Synchronized用于线程间的数据共享，而ThreadLocal则用于线程间的数据隔离**。所以ThreadLocal的应用场合，最适合的是按线程多实例（每个线程对应一个实例）的对象的访问，并且这个对象很多地方都要用到。

**1、在进行对象跨层传递的时候，使用ThreadLocal可以避免多次传递，打破层次间的约束。**

**2、线程间数据隔离**

**3、进行事务操作，用于存储线程事务信息。**

**4、数据库连接，Session会话管理。**

ThreadLocal怎么用

既然ThreadLocal的作用是每一个线程创建一个副本，我们使用一个例子来验证一下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Rvbmd5YW56ZTA3MjY_size_16_color_FFFFFF_t_70]

从结果我们可以看到，每一个线程都有各自的local值，我们设置了一个休眠时间，就是为了另外一个线程也能够及时的读取当前的local值。

那么为什么会在数据库连接的时候使用的比较多呢？  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Rvbmd5YW56ZTA3MjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

上面是一个数据库连接的管理类，我们使用数据库的时候首先就是建立数据库连接，然后用完了之后关闭就好了，这样做有一个很严重的问题，如果有1个客户端频繁的使用数据库，那么就需要建立多次链接和关闭，我们的服务器可能会吃不消，怎么办呢？如果有一万个客户端，那么服务器压力更大。

这时候最好ThreadLocal，**因为ThreadLocal在每个线程中对连接会创建一个副本**，**且在线程内部任何地方都可以使用，线程之间互不影响**，这样一来就不存在线程安全问题，也不会严重影响程序执行性能。是不是很好用。

### **ThreadLocal源码分析** ###

在最开始的例子中，只给出了两个方法也就是get和set方法，其实还有几个需要我们注意。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Rvbmd5YW56ZTA3MjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

方法这么多，我们主要来看set，然后就能认识到整体的ThreadLocal了：

**1、set方法**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Rvbmd5YW56ZTA3MjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

从set方法我们可以看到，**首先获取到了当前线程t**，然后**调用getMap**获取**ThreadLocalMap**，**如果map存在，则将当前线程对象t作为key**，**要存储的对象作为value存到map里面去**。如果该Map不存在，则初始化一个。

来看ThreadLocalMap。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Rvbmd5YW56ZTA3MjY_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

我们可以看到**ThreadLocalMap**其实就是**ThreadLocal**的一个**静态内部类**，里面**定义了一个Entry来保存数据**，而且还是**继承的弱引用**。在Entry内部使用ThreadLocal作为key，使用我们设置的value作为value。

总结一波

**（1）每个Thread维护着一个ThreadLocalMap的引用**

**（2）ThreadLocalMap是ThreadLocal的内部类，用Entry来进行存储**

**（3）ThreadLocal创建的副本是存储在自己的threadLocals中的，也就是自己的ThreadLocalMap。**

**（4）ThreadLocalMap的键值为ThreadLocal对象，而且可以有多个threadLocal变量，因此保存在map中**

**（5）在进行get之前，必须先set，否则会报空指针异常，当然也可以初始化一个，但是必须重写initialValue()方法。**

hreadLocalMap。\*\*

**（4）ThreadLocalMap的键值为ThreadLocal对象，而且可以有多个threadLocal变量，因此保存在map中**

**（5）在进行get之前，必须先set，否则会报空指针异常，当然也可以初始化一个，但是必须重写initialValue()方法。**

**（6）ThreadLocal本身并不存储值，它只是作为一个key来让线程从ThreadLocalMap获取value。**

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Rvbmd5YW56ZTA3MjY_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210420200400907.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Rvbmd5YW56ZTA3MjY=,size_16,color_FFFFFF,t_70
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