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java ThreadLocal

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一:ThreadLocal的设计与实现
早在Java 1.2推出之时,Java平台中就引入了一个新的支持:java.lang.ThreadLocal
,给我们在编写多线程程序时提供了一种新的选择。使用这个工具类可以很简洁地编写出优
美的多线程程序,虽然ThreadLocal非常有用,但是似乎现在了解它、使用它的朋友还不多
  1.ThreadLocal是什么
  ThreadLocal是什么呢?其实ThreadLocal并非是一个线程的本地实现版本,它并不是一
个Thread,而是thread local variable(线程局部变量)。也许把它命名为
ThreadLocalVar更加合适。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,是每一个线程都可以独立地改变自己的副
本,而不会和其它线程的副本冲突。从线程的角度看,就好像每一个线程都完全拥有该变量
。线程局部变量并不是Java的新发明,在其它的一些语言编译器实现(如IBM XL FORTRAN)
中,它在语言的层次提供了直接的支持。因为Java中没有提供在语言层次的直接支持,而是
提供了一个ThreadLocal的类来提供支持,所以,在Java中编写线程局部变量的代码相对比
较笨拙,这也许是线程局部变量没有在Java中得到很好的普及的一个原因吧。
  2.ThreadLocal的设计
  首先看看ThreadLocal的接口:
Object get() ; // 返回当前线程的线程局部变量副本 protected Object
initialValue(); // 返回该线程局部变量的当前线程的初始值
void set(Object value); // 设置当前线程的线程局部变量副本的值
  ThreadLocal有3个方法,其中值得注意的是initialValue(),该方法是一个protected
的方法,显然是为了子类重写而特意实现的。该方法返回当前线程在该线程局部变量的初始
值,这个方法是一个延迟调用方法,在一个线程第1次调用get()或者set(Object)时才执行
,并且仅执行1次。ThreadLocal中的确实实现直接返回一个null:
protected Object initialValue() { return null; }
  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的副本。比如下面的示例实现:

public class ThreadLocal
{
 private Map values = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
 public Object get()
 {
  Thread curThread = Thread.currentThread();
  Object o = values.get(curThread);
  if (o == null && !values.containsKey(curThread))
  {
   o = initialValue();
   values.put(curThread, o);
  }
  return o;
 }
 public void set(Object newValue)
 {
  values.put(Thread.currentThread(), newValue);
 }
 public Object initialValue()
 {
  return null;
 }
}
  当然,这并不是一个工业强度的实现,但JDK中的ThreadLocal的实现总体思路也类似于
此。
  3.ThreadLocal的使用
  如果希望线程局部变量初始化其它值,那么需要自己实现ThreadLocal的子类并重写该
方法,通常使用一个内部匿名类对ThreadLocal进行子类化,比如下面的例子,SerialNum类
为每一个类分配一个序号:
public class SerialNum
{
 // The next serial number to be assigned
 private static int nextSerialNum = 0;
 private static ThreadLocal serialNum = new ThreadLocal()
 {
  protected synchronized Object initialValue()
  {
   return new Integer(nextSerialNum++);
  }
 };
 public static int get()
 {
  return ((Integer) (serialNum.get())).intValue();
 }
}
  SerialNum类的使用将非常地简单,因为get()方法是static的,所以在需要获取当前线
程的序号时,简单地调用:
int serial = SerialNum.get();
  即可。
  在线程是活动的并且ThreadLocal对象是可访问的时,该线程就持有一个到该线程局部
变量副本的隐含引用,当该线程运行结束后,该线程拥有的所以线程局部变量的副本都将失
效,并等待垃圾收集器收集。
  ThreadLocal与其它同步机制的比较
  ThreadLocal和其它同步机制相比有什么优势呢?ThreadLocal和其它所有的同步机制都
是为了解决多线程中的对同一变量的访问冲突,在普通的同步机制中,是通过对象加锁来实
现多个线程对同一变量的安全访问的。这时该变量是多个线程共享的,使用这种同步机制需
要很细致地分析在什么时候对变量进行读写,什么时候需要锁定某个对象,什么时候释放该
对象的锁等等很多。所有这些都是因为多个线程共享了资源造成的。ThreadLocal就从另一
个角度来解决多线程的并发访问,ThreadLocal会为每一个线程维护一个和该线程绑定的变
量的副本,从而隔离了多个线程的数据,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
,可以把不安全的整个变量封装进ThreadLocal,或者把该对象的特定于线程的状态封装进
ThreadLocal。
  由于ThreadLocal中可以持有任何类型的对象,所以使用ThreadLocal get当前线程的值
是需要进行强制类型转换。但随着新的Java版本(1.5)将模版的引入,新的支持模版参数
的ThreadLocal<T>类将从中受益。也可以减少强制类型转换,并将一些错误检查提前到了编
译期,将一定程度地简化ThreadLocal的使用。
  总结
  当然ThreadLocal并不能替代同步机制,两者面向的问题领域不同。同步机制是为了同
步多个线程对相同资源的并发访问,是为了多个线程之间进行通信的有效方式;而
ThreadLocal是隔离多个线程的数据共享,从根本上就不在多个线程之间共享资源(变量)
,这样当然不需要对多个线程进行同步了。所以,如果你需要进行多个线程之间进行通信,
则使用同步机制;如果需要隔离多个线程之间的共享冲突,可以使用ThreadLocal,这将极
大地简化你的程序,使程序更加易读、简洁。
 
二:Java Web 开发中上下文的保存
java.lang.ThreadLocal可以存储属于当前thread的变量,而servlet的一次请求正好满足这种情况(包括后面业务代码的调用)所以可以把需要的东西放在ThreadLocal实例中。
 
public class Content
{
  private static ThreadLocal _localInstance;
 
  public static setContent(Content c)
  {
    _localInstance.put(c);
  }
 
  public static Content getContent()
  {
    _localInstance.get();
  }
}
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