设计模式之避免共享的设计模式 Thread-Specific Storage 模式

系列文章目录

设计模式之避免共享的设计模式Immutability（不变性）模式
设计模式之并发特定场景下的设计模式 Two-phase Termination（两阶段终止）模式
设计模式之避免共享的设计模式Copy-on-Write模式

---

提示：写完文章后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

---

一、Thread-Specific Storage是什么？

• Thread-Specific Storage（中文翻译为线程本地存储，简称TSS）模式是一种即使只有一个入口，也会在内部为每个线程分配特有的存储空间的模式。在 Java 标准类库中，ThreadLocal 类实现了该模式。
• 线程本地存储模式本质上是一种避免共享的方案，由于没有共享，所以自然也就没有并发问题。
• 如果你需要在并发场景中使用一个线程不安全的工具类，最简单的方案就是避免共享。

二、避免共享两种方案

1. 将这个工具类作为局部变量使用。缺点：在高并发场景下会频繁创建对象
2. 线程本地存储模式，为每个线程只需要创建一个工具类的实例，所以不存在频繁创建对象的问题。

---

三、应用场景

1. 线程局部变量：TSS 可以用于保存线程局部变量，这在并发编程中非常有用。例如，在Web应用程序中，需要为每个Http请求创建一个独立的线程，而TSS 可以被用来存储和维护与每个请求相关的数据。

2. 日志跟踪：在多线程环境中进行日志跟踪时，每个线程可以有自己的日志对象，这样可以避免日志输出混乱和线程之间的干扰。

3. 上下文信息：TSS 可以用于保存线程特定的上下文信息，比如用户身份验证状态、语言偏好、或者其他与线程相关的上下文信息。

4. 连接池管理：在数据库连接池等资源池管理中，TSS 可以用于为每个线程保留其拥有的数据库连接，确保数据库连接的独立性和线程安全性。

5. 执行跟踪：在分布式系统或者异步处理中，TSS 可以用于存储执行上下文信息，保持线程执行跟踪的一致性。

举个栗子

SimpleDateFormat 不是线程安全的，那如果需要在并发场景下使用它，有一个办法就是用 ThreadLocal 来解决。

public class ThreadLocalSimpleDateFormatExample {
    // 创建一个ThreadLocal对象来存储SimpleDateFormat实例
    private static ThreadLocal<SimpleDateFormat> threadLocalSdf = ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
    // 格式化日期
    public static String formatCurrentDate() {
        SimpleDateFormat sdf = threadLocalSdf.get();
        return sdf.format(new Date());
    }
    // 线程执行的任务
    public static class MyRunnable implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("Formatted date: " + formatCurrentDate());
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 创建多个线程并执行任务
        Thread t1 = new Thread(new MyRunnable());
        Thread t2 = new Thread(new MyRunnable());
        t1.start();
        Thread.sleep(10000);
        t2.start();
    }
}