什么是ThreadLocal

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什么是ThreadLocal

早在JDK 1.2的版本中就提供java.lang.ThreadLocal,ThreadLocal为解决多线程程序的并发问题提供了一种新的思路。使用这个工具类可以很简洁地编写出优美的多线程程序。

  当使用ThreadLocal维护变量时,ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本,所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本,而不会影响其它线程所对应的副本。

  从线程的角度看,目标变量就象是线程的本地变量,这也是类名中“Local”所要表达的意思。

所以,在Java中编写线程局部变量的代码相对来说要笨拙一些,因此造成线程局部变量没有在Java开发者中得到很好的普及。

与Synchonized的比较

ThreadLocal和Synchonized都用于解决多线程并发访问。可是ThreadLocal与synchronized有本质的差别。synchronized是利用锁的机制,使变量或代码块在某一时该仅仅能被一个线程访问。而ThreadLocal为每个线程都提供了变量的副本,使得每个线程在某一时间访问到的并非同一个对象,这样就隔离了多个线程对数据的数据共享。

Spring的事务就借助了ThreadLocal类。Spring会从数据库连接池中获得一个connection,然会把connection放进ThreadLocal中,也就和线程绑定了,事务需要提交或者回滚,只要从ThreadLocal中拿到connection进行操作。为何Spring的事务要借助ThreadLocal类?

以JDBC为例,正常的事务代码可能如下:

COPYdbc = new DataBaseConnection();//第1行

Connection con = dbc.getConnection();//第2行

con.setAutoCommit(false);// //第3行

con.executeUpdate(...);//第4行

con.executeUpdate(...);//第5行

con.executeUpdate(...);//第6行

con.commit();////第7行

上述代码,可以分成三个部分:

事务准备阶段:第1~3行

业务处理阶段:第4~6行

事务提交阶段:第7行

可以很明显的看到,不管我们开启事务还是执行具体的sql都需要一个具体的数据库连接。

现在我们开发应用一般都采用三层结构,如果我们控制事务的代码都放在DAO(DataAccessObject)对象中,在DAO对象的每个方法当中去打开事务和关闭事务,当Service对象在调用DAO时,如果只调用一个DAO,那我们这样实现则效果不错,但往往我们的Service会调用一系列的DAO对数据库进行多次操作,那么,这个时候我们就无法控制事务的边界了,因为实际应用当中,我们的Service调用的DAO的个数是不确定的,可根据需求而变化,而且还可能出现Service调用Service的情况。

但是需要注意一个问题,如何让三个DAO使用同一个数据源连接呢?我们就必须为每个DAO传递同一个数据库连接,要么就是在DAO实例化的时候作为构造方法的参数传递,要么在每个DAO的实例方法中作为方法的参数传递。这两种方式无疑对我们的Spring框架或者开发人员来说都不合适。为了让这个数据库连接可以跨阶段传递,又不显示的进行参数传递,就必须使用别的办法。

Web容器中,每个完整的请求周期会由一个线程来处理。因此,如果我们能将一些参数绑定到线程的话,就可以实现在软件架构中跨层次的参数共享(是隐式的共享)。而JAVA中恰好提供了绑定的方法–使用ThreadLocal。

结合使用Spring里的IOC和AOP,就可以很好的解决这一点。

只要将一个数据库连接放入ThreadLocalThreadLocal

ThreadLocal的使用

ThreadLocal类接口很简单,只有4个方法,我们先来了解一下:

  • void set(Object value)

设置当前线程的线程局部变量的值。

  • public Object get()

该方法返回当前线程所对应的线程局部变量。

  • public void remove()

将当前线程局部变量的值删除,目的是为了减少内存的占用,该方法是JDK 5.0新增的方法。需要指出的是,当线程结束后,对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收,所以显式调用该方法清除线程的局部变量并不是必须的操作,但它可以加快内存回收的速度。

  • protected Object initialValue()

返回该线程局部变量的初始值,该方法是一个protected的方法,显然是为了让子类覆盖而设计的。这个方法是一个延迟调用方法,在线程第1次调用get()或set(Object)时才执行,并且仅执行1次。ThreadLocal中的缺省实现直接返回一个null。

COPYpublic final static ThreadLocal<String> RESOURCE = new ThreadLocal<String>();

RESOURCE代表一个能够存放String类型的ThreadLocal对象。此时不论什么一个线程能够并发访问这个变量,对它进行写入、读取操作,都是线程安全的。

实现解析

threadLo

COPYpublic T get() {
       Thread t = Thread.currentThread();
       ThreadLocalMap map = getMap(t);
       if (map != null) {
           ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
           if (e != null) {
               @SuppressWarnings("unchecked")
               T result = (T)e.value;
               return result;
           }
       }
       return setInitialValue();
   }

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

上面先取到当前线程,然后调用getMap方法获取对应的ThreadLocalMap,ThreadLocalMap是ThreadLocal的静态内部类,然后Thread类中有一个这样类型成员,所以getMap是直接返回Thread的成员。

看下ThreadLocal的内部类ThreadLocalMap源码:

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可以看到有个Entry内部静态类,它继承了WeakReference,总之它记录了两个信息,一个是ThreadLocal<?>类型,一个是Object类型的值。getEntry方法则是获取某个ThreadLocal对应的值,set方法就是更新或赋值相应的ThreadLocal对应的值。

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回顾我们的get方法,其实就是拿到每个线程独有的ThreadLocalMap

然后再用ThreadLocal的当前实例,拿到Map中的相应的Entry,然后就可以拿到相应的值返回出去。当然,如果Map为空,还会先进行map的创建,初始化等工作。