线程利器：ThreadLocal

引言

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

分析

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

ThreadLocal是啥？去看看《Java编程的逻辑》吧！

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<>();

底层原理

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。

改写

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。

熟悉吗？

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>。

总结

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》