`

java中 ThreadLocal 类 作用

    博客分类:
  • java
 
阅读更多
1.ThreadLocal是什么
jdk1.2提供了ThreadLocal类,ThreadLocal为解决多线程程序的并发问题提供了一种新的思路。使用这个类可以很简洁地编写出优美的多线程程序。
Threadlocal很容易让人望文生义,想当然地认为是一个“本地线程”。其实,ThreadLocal并不是一个Thread,而是Thread的局部变量,也许把它命名为ThreadLocalVariable更容易让人理解一些。
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。
ThreadLocal的接口方法
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。
值得一提的是,在JDK5.0中,ThreadLocal已经支持泛型,该类的类名已经变为ThreadLocal<T>。API方法也相应进行了调整,新版本的API方法分别是void set(T value)、T get()以及T initialValue()。
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。我们自己就可以提供一个简单的实现版本:
代码清单1 SimpleThreadLocal
public class SimpleThreadLocal {
private Map valueMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
public void set(Object newValue) {
valueMap.put(Thread.currentThread(), newValue);//①键为线程对象,值为本线程的变量副本
}
public Object get() {
Thread currentThread = Thread.currentThread();
Object o = valueMap.get(currentThread);//②返回本线程对应的变量
if (o == null && !valueMap.containsKey(currentThread)) {//③如果在Map中不存在,放到Map中保存起来。
o = initialValue();
valueMap.put(currentThread, o);
}
return o;
}
public void remove() {
valueMap.remove(Thread.currentThread());
}
public Object initialValue() {
return null;
}
}


虽然代码清单9‑3这个ThreadLocal实现版本显得比较幼稚,但它和JDK所提供的ThreadLocal类在实现思路上是相近的。
一个TheadLocal实例
下面,我们通过一个具体的实例了解一下ThreadLocal的具体使用方法。
代码清单2 SequenceNumber
package com.baobaotao.basic;
public class SequenceNumber {
①通过匿名内部类覆盖ThreadLocal的initialValue()方法,指定初始值
private static ThreadLocal<Integer> seqNum = new ThreadLocal<Integer>(){
public Integer initialValue(){
return 0;
}
};
②获取下一个序列值
public int getNextNum(){
seqNum.set(seqNum.get()+1);
return seqNum.get();
}
public static void main(String[] args)
{
SequenceNumber sn = new SequenceNumber();
③ 3个线程共享sn,各自产生序列号
TestClient t1 = new TestClient(sn);
TestClient t2 = new TestClient(sn);
TestClient t3 = new TestClient(sn);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
private static class TestClient extends Thread
{
private SequenceNumber sn;
public TestClient(SequenceNumber sn) {
this.sn = sn;
}
public void run()
{
for (int i = 0; i < 3; i++) {④每个线程打出3个序列值
System.out.println("thread["+Thread.currentThread().getName()+
"] sn["+sn.getNextNum()+"]");
}
}
}
}
 通常我们通过匿名内部类的方式定义ThreadLocal的子类,提供初始的变量值,如例子中①处所示。TestClient线程产生一组序列号,在③处,我们生成3个TestClient,它们共享同一个SequenceNumber实例。运行以上代码,在控制台上输出以下的结果:
thread[Thread-2] sn[1]
thread[Thread-0] sn[1]
thread[Thread-1] sn[1]
thread[Thread-2] sn[2]
thread[Thread-0] sn[2]
thread[Thread-1] sn[2]
thread[Thread-2] sn[3]
thread[Thread-0] sn[3]
thread[Thread-1] sn[3]
考察输出的结果信息,我们发现每个线程所产生的序号虽然都共享同一个SequenceNumber实例,但它们并没有发生相互干扰的情况,而是各自产生独立的序列号,这是因为我们通过ThreadLocal为每一个线程提供了单独的副本。

Thread同步机制的比较
ThreadLocal和线程同步机制相比有什么优势呢?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。
由于ThreadLocal中可以持有任何类型的对象,低版本JDK所提供的get()返回的是Object对象,需要强制类型转换。但JDK 5.0通过泛型很好的解决了这个问题,在一定程度地简化ThreadLocal的使用,代码清单 9 2就使用了JDK 5.0新的ThreadLocal<T>版本。
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。

*******************************************************************************
spring使用ThreadLocal解决线程安全问题
我们知道在一般情况下,只有无状态的Bean才可以在多线程环境下共享,在Spring中,绝大部分Bean都可以声明为singleton作用域。就是因为Spring对一些Bean(如RequestContextHolder、TransactionSynchronizationManager、LocaleContextHolder等)中非线程安全状态采用ThreadLocal进行处理,让它们也成为线程安全的状态,因为有状态的Bean就可以在多线程中共享了。
一般的Web应用划分为展现层、服务层和持久层三个层次,在不同的层中编写对应的逻辑,下层通过接口向上层开放功能调用。在一般情况下,从接收请求到返回响应所经过的所有程序调用都同属于一个线程。

关于Threadlocal这个类,它的作用是:在一个线程当中记录我们的变量,这个变量可以是任意类型变量,包括我们的数据库连接Connection,就是说我们生成一个连接以后可以放在这个线程中,这样,只要是这个线程中任何对象都可以共享这个连接,当这个线程结束以后,线程要删除这个连接。
具体使用方法:
下面的实例能够体现Spring对有状态Bean的改造思路:
代码清单3 TopicDao:非线程安全
public class TopicDao {
private Connection conn;①一个非线程安全的变量
public void addTopic(){
Statement stat = conn.createStatement();②引用非线程安全变量
…
}
}
由于①处的conn是成员变量,因为addTopic()方法是非线程安全的,必须在使用时创建一个新TopicDao实例(非singleton)。下面使用ThreadLocal对conn这个非线程安全的“状态”进行改造:
代码清单4 TopicDao:线程安全
import java.sql.Connection;
import java.sql.Statement;
public class TopicDao {
①使用ThreadLocal保存Connection变量
private static ThreadLocal<Connection> connThreadLocal = new ThreadLocal<Connection>();
public static Connection getConnection(){
②如果connThreadLocal没有本线程对应的Connection创建一个新的Connection,
并将其保存到线程本地变量中。
if (connThreadLocal.get() == null) {
Connection conn = ConnectionManager.getConnection();
connThreadLocal.set(conn);
return conn;
}else{
return connThreadLocal.get();③直接返回线程本地变量
}
}
public void addTopic() {
④从ThreadLocal中获取线程对应的Connection
Statement stat = getConnection().createStatement();
}
}
不同的线程在使用TopicDao时,先判断connThreadLocal.get()是否是null,如果是null,则说明当前线程还没有对应的Connection对象,这时创建一个Connection对象并添加到本地线程变量中;如果不为null,则说明当前的线程已经拥有了Connection对象,直接使用就可以了。这样,就保证了不同的线程使用线程相关的Connection,而不会使用其它线程的Connection。因此,这个TopicDao就可以做到singleton共享了。
当然,这个例子本身很粗糙,将Connection的ThreadLocal直接放在DAO只能做到本DAO的多个方法共享Connection时不发生线程安全问题,但无法和其它DAO共用同一个Connection,要做到同一事务多DAO共享同一Connection,必须在一个共同的外部类使用ThreadLocal保存Connection。

小结
ThreadLocal是解决线程安全问题一个很好的思路,它通过为每个线程提供一个独立的变量副本解决了变量并发访问的冲突问题。在很多情况下,ThreadLocal比直接使用synchronized同步机制解决线程安全问题更简单,更方便,且结果程序拥有更高的并发性。
分享到:
评论

相关推荐

    java中ThreadLocal类的使用

    Java中的`ThreadLocal`类是一个非常实用的工具,它提供了线程局部变量的功能。线程局部变量意味着每个线程都拥有自己独立的变量副本,互不干扰,这在多线程编程中尤其有用,可以避免数据共享带来的同步问题。下面...

    java中ThreadLocal详解

    在Java多线程编程中,`ThreadLocal`是一个非常重要的工具类,它提供了一种在每个线程内部存储线程私有实例的方法。通常情况下,当多个线程共享某个变量时,可能会引发线程安全问题。而`ThreadLocal`则提供了另一种...

    Java中ThreadLocal的设计与使用

    Java中的ThreadLocal是一个非常重要的工具类,它在多线程编程中扮演着独特角色,用于为每个线程提供独立的变量副本。理解ThreadLocal的工作原理和使用方法对于编写高效、安全的多线程程序至关重要。 ### ...

    JAVA ThreadLocal类深入

    在这个例子中,getSession()方法会检查ThreadLocal中是否存在Session,若不存在则创建并设置,而closeSession()方法则负责关闭并移除当前线程的Session副本。 总结来说,ThreadLocal是Java中解决多线程数据隔离问题...

    java事务 - threadlocal

    Java事务和ThreadLocal是两种在Java编程中至关重要的概念,它们分别用于处理多线程环境下的数据一致性问题和提供线程局部变量。 首先,我们来深入理解Java事务。在数据库操作中,事务是一系列操作的集合,这些操作...

    java 简单的ThreadLocal示例

    Java中的ThreadLocal是一个非常重要的工具类,它在多线程编程中扮演着独特角色,尤其在处理线程间数据隔离和共享时。ThreadLocal不是线程本身,而是为每个线程提供一个独立的变量副本,使得每个线程都可以独立地改变...

    简单分析Java线程编程中ThreadLocal类的使用共

    Java线程编程中的ThreadLocal类是一个非常重要的工具,它在多线程环境下提供了一种线程局部变量的机制。ThreadLocal并非是简单的变量,而是一种能够确保每个线程都拥有独立副本的变量容器。理解ThreadLocal的工作...

    java ThreadLocal多线程专属的变量源码

    java ThreadLocal多线程专属的变量源码java ThreadLocal多线程专属的变量源码java ThreadLocal多线程专属的变量源码java ThreadLocal多线程专属的变量源码java ThreadLocal多线程专属的变量源码java ThreadLocal多...

    Java 中ThreadLocal类详解

    在Android的Looper类中,ThreadLocal同样发挥了关键作用。Looper类是用来管理消息循环的,每个线程通常只有一个Looper对象。通过ThreadLocal,每个线程可以安全地拥有并访问自己的Looper,无需担心与其他线程的干扰...

    Java中ThreadLocal源码详细注释

    ThreadLocal的作用是提供线程内的局部变量,这种变量在多线程环境下访问时能够保证各个线程里变量的独立性。线程局部变量(ThreadLocal)其实的功用非常简单,就是为每一个使用该变量的线程都提供一个变量值的副本,是...

    java 中ThreadLocal 的正确用法

    ThreadLocal 是 Java 中的一个特殊类,它可以让每个线程拥有自己独立的变量副本,避免了多线程之间的共享变量问题。下面我们将详细介绍 Java 中 ThreadLocal 的正确用法。 用法一:在关联数据类中创建 private ...

    Java ThreadLocal类应用实战案例分析

    Java ThreadLocal类是Java语言中的一种线程局部变量机制,允许每个线程都拥有自己的变量副本,从而避免了多线程之间的变量冲突。在本文中,我们将通过实战案例分析Java ThreadLocal类的应用、原理、用法及相关操作...

    Java ThreadLocal详解_动力节点Java学院整理

    ThreadLocal的实现原理是基于Java的类加载机制。在每个线程中,ThreadLocal会创建一个变量副本,并将其存储在ThreadLocalMap中。ThreadLocalMap是一个特殊的HashMap,它将ThreadLocal变量与线程关联起来。 ...

    使用Java ThreadLocal.docx

    Java中的ThreadLocal是一个非常有用的工具类,它提供了一种线程局部变量的机制。线程局部变量(ThreadLocal)的特点是每个线程都有其独立的副本,这些副本之间互不干扰,即使它们共享同一个ThreadLocal实例。这使得...

    java 中ThreadLocal实例分析

    "Java 中ThreadLocal实例分析" Java 中的 ThreadLocal 实例分析是指在多线程环境下,如何使用 ThreadLocal 来实现线程安全。ThreadLocal 是 Java 中的一种机制,用于在多个线程中实现变量的隔离。 在上面的代码中...

    入研究java.lang.ThreadLocal类.docx

    ### 知识点详解:Java.lang.ThreadLocal 类 #### 一、概述 **ThreadLocal** 并非线程的一种特殊实现形式,而是一种为每个线程提供独立副本的机制,通常被称为“线程局部变量”。这种机制使得每个线程都可以独立...

    快速了解Java中ThreadLocal类

    ThreadLocal类位于`java.lang`包下,其设计目标是为每个线程提供一种便捷的方式,来存储与该线程相关的数据。每个ThreadLocal实例都有一个与之关联的线程局部变量,每个线程都可以通过`get()`方法获取属于自己的变量...

    深入理解 Java 之 ThreadLocal 工作原理1

    ThreadLocal是Java中用于线程局部变量的一个工具类,它的工作原理主要体现在如何在不同的线程之间隔离变量的副本,确保每个线程拥有自己的独立数据。这个设计模式在多线程编程中尤其有用,因为它避免了传统的同步...

    彻底理解Java中的ThreadLocal

    彻底理解Java中的ThreadLocal ThreadLocal翻译成中文比较准确的叫法应该是:线程局部变量。使用这个工具类可以很简洁地编写出优美的多线程程序。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...

    Java并发编程中ThreadLocal的原理与应用分析

    文章详细讲解了ThreadLocal中关键方法get、set、remove的操作流程,并解释了其中使用弱引用作为键的Entry的原因是为了避免内存泄漏的问题。此外,文中还探讨了线程池中使用ThreadLocal可能出现的记忆泄漏风险及其...

Global site tag (gtag.js) - Google Analytics