ThreadLocal在Spring中的用途

本文由《精通Spring企业应用开发详解》一书第九章整理而成

一、ThreadLocal在Spring中的用途

        我们知道 Spring通过各种数据模板降低了开发者使用各种数据持久技术的难度，这些模板类是线程安全的，也就是说，多个DAO可以复用一个模板实例而不会发生冲突。按照传统经验，如果某个对象是非线程安全的，在多线程安全环境下，对对象的访问必须采用synchronized进行线程同步。但是模板类并未采用线程同步机制，因为线程同步限制了并发访问，会带来很大的性能损失。此外，通过代码同步解决性能安全问题挑战很大，可能会增强好几倍的实现难度。那么模板类究竟仰仗何种魔法神功，可以在无须同步的情况下就化解纯种安全的难题呢？答案就是ThreadLocal!

       ThreadLocal在Spring中发挥着重要的作用，在管理request作用域下的Bean、事务管理、任务高度、AOP等模块都出现了它们的身影，起着举足轻重的作用。

二、ThreaLocal是什么

      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写出优美的多线程程序。

       ThreadLocal并不是一个Thread,而是Thread的局部变量，也许把它命名为ThreadLocalVariable更容易了解一些。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已的副本，而不会影响其他线程所对应的副本。从线程的角度看，目标变量就像是线程的本地变量，这也是类名中Local所要表达的意思。

三、ThreadLocal<T>的接口方法

     void set(T 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();//删除当前线程局部变量的值

      protected Object initialValue();//返回当前线程局部变量的值

ThreadLocal怎样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。

四、一个ThreadLocal例子

运行结果：

五、Thread与同步机制的比较

      ThreadLocal与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缜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，什么时候释放对象等繁杂的问题，程序设计和编写难度相对较大。

       而ThreadLocal则从一个角度解决线程的并发访问。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变量进行同步了。

        概括起来，对于多线程资源共享问题，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。

五、Spring中使用ThreadLocal解决线程安全问题

        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属于一个线程，如下图：

        这样用户就可以根据需要，将一些非线程安全的变量以ThreadLocal存放，在同一次请求响应的调用线程中，所有关联的对象引用到的都是同一个变量。下面是一个例子：

import java.sql.Connection;

import java.sql.Statement;

public class TopicDao{

     private static ThreadLocal<Connection>connThreadLocal=new ThreadLocal<Connection>();

    public static void main(String[] args){

        if(connThreadLocal.get()==null{

             Connection conn=ConnectionManager.getConnection();

             connThreadLocal.set(conn);

             return conn;

       }else{

             return connThreadLocal.get();

      }

    }

   public void addTopic(){

        Statement stat=getConnection.createStatement();

   }

}

       譔程序中保证了不同线程使用线程相关的Connection,而不会使用其他线程的Connection。因此，这个TopicDao就可以做到singleton共享了。

      当然，这个例子很粗糙，但基本上说明了Spring对有状态类线程安全化的解决思路。