利用ThreadLocal做线程缓存减少数据库的访问

本文介绍了一种通过ThreadLocal缓存技术减少数据库访问次数的方法。适用于需要查询大量数据但又不想进行连表查询的场景,例如在获取学生及其所选课程名时的应用。

场景:假设存在如下的表数据

student
name    age     sex     course
fang    20      男       1
guo     20      女       2

course
id      name
1       数学
2       语文
这时从数据库中查询出来student之后,考虑到数据量比较大的情况下,不适合做连表查询,但是又需要知道学生选择的课程名,则可以使用ThreadLocal来缓存查询出来的课程对象,以减少数据库的访问量,如下:

public class CacheMapContext<K, V> {

    private static final ThreadLocal<CacheMapContext> CACHE_CONTEXT_THREAD_LOCAL = new ThreadLocal<>();

    private Map<K, V> cache;

    public CacheMapContext() {
        this.cache = new HashMap<>(10);
        setContext(this);
    }

    private void setContext(CacheMapContext<K, V> context) {
        CACHE_CONTEXT_THREAD_LOCAL.set(context);
    }

    public static <K, V> CacheMapContext<K, V> getInstance(Class<K> k, Class<V> v) {
        return CACHE_CONTEXT_THREAD_LOCAL.get();
    }

    public void clean() {
        CACHE_CONTEXT_THREAD_LOCAL.remove();
    }

    /**
     * 获取缓存中的值
     *
     * @param k
     * @return
     */
    public V get(K k) {
        return this.cache.get(k);
    }

    public void put(K k, V v) {
        cache.put(k, v);
    }
}
使用:

@ResponseBody
    @RequestMapping(value = "test")
    public String test(TestConver testConver) {
        //初始化缓存对象
        CacheMapContext<Long, String> cache = new CacheMapContext();
        //设置值
        cache.put(1L, "111111111");
        cache.put(2L, "222222222");
        System.out.println(testConver);
        get();
        //清除缓存
        cache.clean();
        return testConver.toString();
    }

    public void get() {
        System.out.println("get--->" + CacheMapContext.getInstance(Long.class, String.class).get(1L));
    }
类似这样, 当我们查询出数据之后,缓存到缓存对象中,当方法结束后,清除缓存对象,当课程id在之前查询过了时,就可以在缓存中命中了。

### 使用方法 ThreadLocal使用方法通常包含以下几个步骤: 1. **创建 ThreadLocal 实例**:创建一个`ThreadLocal`对象,指定存储的数据类型。 ```java ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>(); ``` 2. **设置值**:在当前线程使用`set`方法将值存储到`ThreadLocal`中。 ```java threadLocal.set("value"); ``` 3. **获取值**:在当前线程使用`get`方法从`ThreadLocal`中获取存储的值。 ```java String value = threadLocal.get(); ``` 4. **移除值**:在当前线程使用完`ThreadLocal`存储的值后,使用`remove`方法将其移除,避免内存泄漏。 ```java threadLocal.remove(); ``` ### 优点 - **线程隔离**:`ThreadLocal`为每个使用该变量的线程都提供一个独立的变量副本,每个线程都可以独立地改变自己的副本,而不会影响其他线程所对应的副本,从而避免了多线程环境下的并发问题,确保了线程安全 [^1]。 - **简化编程模型**:使用`ThreadLocal`可以避免在方法调用中传递参数,使代码更加简洁,减少了代码的复杂度。例如在一个线程执行的多个方法中都需要使用同一个数据时,可以将该数据存储在`ThreadLocal`中,避免在每个方法调用时都传递该参数。 ### 缺点 - **内存泄漏风险**:如果`ThreadLocal`中的对象没有被及时清理,会导致对象一直存在于内存中,造成内存泄漏。特别是在线程池环境中,线程会被复用,如果`ThreadLocal`中的对象没有正确移除,会导致内存占用不断增加。 - **增加内存开销**:每个线程都有自己独立的`ThreadLocal`副本,会增加内存的使用量。如果存储的对象比较大,或者创建的线程数量较多,会对内存造成较大的压力。 ### 应用场景 - **线程安全的数据存储**:在多线程环境下,当某些数据是以线程为作用域并且不同线程具有不同的数据副本时,可以使用`ThreadLocal`来存储这些数据,保证线程安全。例如,在一个 Web 应用中,每个请求都会由一个线程来处理,可以使用`ThreadLocal`来存储当前请求的用户信息、请求上下文等,避免在多个方法之间传递这些参数 [^1]。 - **可重入锁实现**:在实现可重入锁时,可以利用`ThreadLocal`来记录当前线程持有的锁的状态。例如,在使用 Redis 实现可重入锁时,获取锁后将 Redis 中的`value`保存在`ThreadLocal`中,同一线程再次尝试获取锁的时候就先将`ThreadLocal`中的值与 Redis 的`value`比较,如果相同则表示这把锁属于该线程,从而实现可重入锁 [^1]。 - **事务管理**:在数据库事务管理中,可以使用`ThreadLocal`来存储当前线程的事务信息,确保每个线程的事务操作都是独立的。例如,在一个数据库连接池中,每个线程可以使用`ThreadLocal`来存储自己的数据库连接,保证在同一个事务中使用的是同一个数据库连接。
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