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ThreadLocal

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什么是ThreadLocal

 

ThreadLocal称为线程局部变量,它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。由于它是线程局部变量,所以是线程安全的。

 

ThreadLocal原理

 

 

 

 

 

ThreadLocal 是如何做到为每一个线程维护变量的副本的呢?其实实现的思路很简单:在 ThreadLocal 类中有一个 Map ,用于存储每一个线程的变量副本, Map 中元素的键为线程对象,而值对应线程的变量副本。

 

 

每个线程中有一个map,而将ThreadLocal实例作为key,这样每个map中的项数很少,而且当线程销毁时相应的map也一起销毁了。


比如定义一个ThreadLocal变量

 

private static final ThreadLocal<User> session = new ThreadLocal<User>();

 

 在线程A运行时,线程A中会有一个map("session",session) ,session的值为线程A中设置的值;当线程A结束时,这个MAP也消失了。

 

在线程B运行时,,线程B中会有一个map("session",session) ,session的值为线程B中设置的值;当线程B结束时,这个MAP也消失了。

 

 

ThreadLocal作用

 

 

1.解决线程安全问题

 

 

现在比如有如下的代码。这个format方法有2个线程循环的访问,每次访问完可以放回线程池中,但是因为SimpleDateFormat不是线程安全的类,所以这样访问肯定会出现并发的错误!

 

public class Foo {
		static SimpleDateFormat	formator	= new SimpleDateFormat("yyMMddHHmmss");

		public static String format(Date date) {
			return formator.format(date);
		}
	}

 

 

 

 为了避免并发的错误,可以有如下2中方案,1加synchronized,

 

	public static synchronized String format(Date date) {
		return formator.format(date);
	}

 

 

这样每次只有一个线程访问这个方法,对性能有影响每次调用这个方法就生成一个新的SimpleDateFormat对象,这样会生成大量的对象,对性能不是很好

 

public static String format(Date date) {
		SimpleDateFormat formator = new SimpleDateFormat("yyMMddHHmmss");
		return formator.format(date);
	}

 

 

 那么如果用ThreadLocal就可以解决创建大量对象的问题和并发访问的问题,重复利用SimpleDateFormat对象

 

public class Foo {
		static ThreadLocal	local	= new ThreadLocal();

		public static String format(Date date) {
			SimpleDateFormat formator = (SimpleDateFormat) local.get();
			if (formator == null) {
				formator = new SimpleDateFormat("yyMMddHHmmss");
				local.set(formator);
			}
			return formator.format(date);
		}
	}

 

 

2.传值

 

 

 

某个方法处理一个业务,需要递归依赖其他方法时,而要在这些方法中共享参数的问题。例如有方法a(),在该方法中调用了方法b(),而在b方法中又调用了方法c(),即a-->b--->c,如果a,b,c都需要使用用户对象,那么我们常用做法就是a(User user)-->b(User user)---c(User user)。但是如果使用ThreadLocal我们就可以用另外一种方式解决:

  1.   在某个接口中定义一个静态的ThreadLocal 对象,例如 public static ThreadLocal  threadLocal=new ThreadLocal ();
  2.   然后让a,b,c方法所在的类假设是类A,类B,类C都实现1中的接口
  3.   在调用a时,使用A.threadLocal.set(user) 把user对象放入ThreadLocal环境
  4.   这样我们在方法a,方法b,方法c可以在不用传参数的前提下,在方法体中使用threadLocal.get()方法就可以得到user对象。

可以想到当一个事物中需要调用多个DAO方法时,数据库连接必须在多个DAO方法中共享,所以,数据库连接一般处理为ThreadLocal。

 

很多论坛的帖子说ThreadLocal主要是用来做数据传输用的,但要指明的是ThreadLocal解决的是同一线程中不同开发层次间的数据共享问题,而不是在不同开发层次中用来传输数据的。比如,request中数据共享,或者一个事务之间的 Connection共享。 数据传递应该通过接口函数的签名显示声明,比如将一个DTO从ACTION传到SERVICE再传到DAO。

 

 

ThreadLocal为什么 一般定义成final 和static

 

定义成final 是为了不能改变,如果声明一个非final的threadlocal、放进东西去、重新创建这个threadlocal、再从中取,返回null...

 

而定义成static 字段,是为了使 ThreadLocal变量不和具体的实例关联,而是和 某一个线程(例如事务 ID)相关联。

 

 

 Thread与同步机制的比较

 

由于Thread 是线程局部变量,所以是线程安全。而同步机制也是为了解决线程安全问题。ThreadLocal和线程同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题。

 

在同步机制中,通过对象的锁机制保证同一时间只有一个线程访问变量。这时该变量是多个线程共享的,使用同步机制要求程序慎密地分析什么时候对变量进行读写,什么时候需要锁定某个对象,什么时候释放对象锁等繁杂的问题,程序设计和编写难度相对较大。

 


而ThreadLocal则从另一个角度来解决多线程的并发访问。ThreadLocal会为每一个线程提供一个独立的变量副本,从而隔离了多个线程对数据的访问冲突。因为每一个线程都拥有自己的变量副本,从而也就没有必要对该变量进行同步了。ThreadLocal提供了线程安全的共享对象,在编写多线程代码时,可以把不安全的变量封装进ThreadLocal。

 

概括起来说,对于多线程资源共享的问题,同步机制采用了“以时间换空间”的方式,而ThreadLocal采用了“以空间换时间”的方式。前者仅提供一份变量,让不同的线程排队访问,而后者为每一个线程都提供了一份变量,因此可以同时访问而互不影响。

 

ThreadLocal与web开发中的request

ThreadLocal 和request的作用域肯定是不相同的,ThreadLocal 中存放的变量的生命周期只存活于当前线程,而request的作用域在于一个请求处理结束。WEB开发中一次请求(request)为一个线程。ThreadLocal为线程内变量,作用域也是线程。一般来说是一样的。在tomcat的线程池环境下,基本上都是request处理完成后,线程都被回放到线程池,即request作用域结束,ThreadLocal 中ThreadLocalMap存放的变量也并没有被销毁。这时,ThreadLocal和request作用域就有点不一样了。 

 

 

 

 

 

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