`
gaoyu
  • 浏览: 274644 次
  • 来自: 云南大理
社区版块
存档分类
最新评论

ThreadLocal的设计与使用(原理篇)

阅读更多
Web容器中有三个周期request/Httpsession/application
其中request是客户端发出的一个请求,这个request的载体就是一个线程,实际等同于一个线程的生命周期。

Request是封装在线程上面一个抽象概念。

而ThreadLocal则相当于多个线程的一个共享全局变量存储地,它里面保存的是和每个线程相关的状态。所以threadLocal是为线程服务的,和线程处于一个底层位置。

正因为Spring/Hibernate这些框架对于状态处理短处,所以才只能透过Web容器的request等状态封装,直接到底层操作与线程同一层次的threadLocal。

当一个线程或request结束时,threadlocal中的状态就没有了,所以threadLocal基本类似request.setAttribute作用,threadLocal中的对象状态的生命周期等同于request.

状态对象:数据库的替代者:
http://www.jdon.com/artichect/state.htm

使用ThreadLocal可以大量减少参数的传递,可以使代码简洁,但是一定要明白,一个线程会绑定多个自己定义的局部对象,ThreadLocal是抽象在线程上的对象创建工厂,目前的Tomcat5使用了线程池,一个线程处理一个request,这样ThreadLocal对象可以抽象的绑定在request生命周期,不会存在线程危机,而且线程池也平衡了这些ThreadLocal对象的消耗,但是tomcat 6使用nio技术,一个线程可能会处理多个request,提高处理访问能力的情况下,ThreadLocal的使用将会出现问题,对象不再服务于一个request,所以ThreadLocal的长期使用需要注意!


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。

      首先我们看一下ThreadLocal类的接口和设计思路。在J2SE5.0中,该类有1个默认构造函数,4个普通函数:
      protected ThreadLocal initialValue(),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;public ThreadLocal get(),返回当前线程的线程局部变量副本;public void set(ThreadLocal value),设置当前线程的线程局部变量副本的值;public void remove(),移除当前线程的线程局部变量副本的值以释放存储空间。

      从下面这个参考实现,我们可以看出ThreadLocal的工作原理:
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;
  }
}

      JDK中的ThreadLocal的实现总体思路也类似于此,但这并不是一个工业强度的实现。首先,每个 get() 和 set() 操作都需要 values 映射表上的同步,而且如果多个线程同时访问同一个ThreadLocal,那么将发生冲突。此外,这个实现也是不切实际的,因为用 Thread 对象做 values 映射表中的key将导致无法在线程退出后对 Thread 进行垃圾回收,而且也无法对死线程的 ThreadLocal的特定于线程的值进行垃圾回收。从j2sdk5.0的src来看,并非在ThreadLocal中有一个Map,而是在每个Thread中存在这样一个Map,具体是ThreadLocal.ThreadLocalMap。当用set时候,往当前线程里面的Map里 put 的key是当前的ThreadLocal对象。而不是把当前Thread作为Key值put到ThreadLocal中的Map里。

      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inner anonymous class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();
     }
}
      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,该线程拥有的所有线程局部变量的副本都将失效,并等待垃圾收集器收集。
  由于ThreadLocal中可以持有任何类型的对象,所以使用ThreadLocal获取当前线程的值是需要进行强制类型转换。但随着J2SE5.0将模版引入,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。

  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。
  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,这将极大地简化我们的程序,使程序更加易读、简洁。
分享到:
评论

相关推荐

    Spring事务处理-ThreadLocal的使用

    本篇文章将聚焦于Spring事务处理中ThreadLocal的使用,以及如何通过源码理解和应用这个工具。 首先,了解Spring事务管理的基本概念。在多线程环境中,事务管理是至关重要的,它负责确保一组数据库操作要么全部成功...

    ThreadLocal那点事儿编程开发技术共6页.pdf

    1. **ThreadLocal的创建与使用**:在Java中,我们可以通过创建ThreadLocal的实例并调用其`set()`方法来设置线程局部变量,通过`get()`方法获取该变量。ThreadLocal对象本身是全局的,但存储的值是线程局部的。 2. *...

    21-面试宝典(进一般互联网公司必看).docx

    这篇面试宝典涵盖了基础篇、核心篇、框架篇、微服务篇、安全&性能、工程篇等多个方面的知识点,总结了大多数互联网公司的面试题目,涉及到Java基础知识、数据存储、缓存、消息队列、框架、微服务、安全、性能优化、...

    【电子版】校招面试题库(附答案与解析)java篇.zip

    1. volatile与synchronized:两者的使用场景和原理,以及内存可见性问题。 2. 容器工具:ExecutorService、Future、Callable,以及线程池的配置与优化。 3. Lock接口:ReentrantLock、ReadWriteLock的实现与应用。 4...

    java 多线程编程实战指南(核心 + 设计模式 完整版)

    《Java多线程编程实战指南》这本书深入浅出地讲解了Java多线程的核心概念和实战技巧,分为核心篇和设计模式篇,旨在帮助开发者掌握并应用多线程技术。 1. **线程基础** - **线程的创建**:Java提供了两种创建线程...

    阿里巴巴面试经验分享,经历七轮面试,最终定级P6

    * 多线程:ThreadLocal、lock 和 sync 区别、AQS 原理、CountDownLatch 和 CyclicBarrier 的区别、volatile 的用法 * 数据库:mysql 索引(聚集索引、非聚集索引)、执行计划、count1*区别、MVCC 和事务隔离级别的...

    how2j_offline_2020.01.31.rar

    3. HashMap与HashTable:掌握哈希表的原理,理解HashMap与HashTable的异同。 4. TreeMap与TreeSet:基于红黑树的集合实现,理解其插入、删除和查找的时间复杂度。 五、网络编程篇 1. Socket编程:了解TCP/IP协议,...

    笔试面试题国内知名公司

    - ThreadLocal原理及应用场景 - 并发工具类:CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore等 5. **Java IO/NIO** - 字节流、字符流的使用 - 文件操作 - 缓冲区、转换流 - NIO(New IO)的介绍,包括Channel、...

    IT互联网名企经典面试题汇总:Java篇 (2).pdf

    面试题还涉及到Hibernate生成策略、Struts框架、MySQL的间隙锁、String对象的不变性、集合类的使用、多线程状态、Git版本控制、设计模式的应用、Spring注解的实现、Redis的key冲突解决、一致性Hash原理等多个核心...

    Java面试宝典2018年5月最新版

    5. 接口与注解:了解接口的用途,掌握注解的定义、使用和解析。 四、框架篇 1. Spring框架:理解IoC和AOP原理,掌握Spring Bean的管理,事务处理,以及Spring MVC的工作流程。 2. MyBatis:熟悉MyBatis的配置,动态...

    Java避坑指南:Java高手笔记代码篇.rar

    7. **设计模式**:Java中的常见设计模式如工厂模式、单例模式、观察者模式等,是解决特定问题的模板。熟悉并能灵活运用这些模式,能写出更优雅、可维护的代码。 8. **并发工具类**:如Semaphore、CyclicBarrier、...

    IT互联网名企经典面试题汇总:Java篇.pdf

    【IT互联网名企经典面试题汇总:Java篇】 在IT行业,尤其是互联网企业,Java作为广泛应用的编程语言,其面试题涵盖了多个核心领域。这里我们分析一些常见的面试知识点: 1. **Java的优势**:Java具有跨平台性、...

    java面试文档集.zip

    而高级篇则可能深入到JVM工作原理、垃圾回收机制、设计模式、Spring框架、微服务、大数据处理等方面,这些都是进阶开发者所需要的知识。 "java面试题笔记.docx"则整理了各种面试中可能出现的问题和解答,可能包括...

    通过这篇总结实现找工作自由! 《Java面试必知必系列-V1.0》靠谱

    - 理解ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap等容器的内部原理和使用场景。 - 掌握List、Set、Map接口及其实现类的区别。 6. **多线程** - 理解线程的基本概念,如同步、互斥、死锁。 - 使用`synchronized`...

    Java后端技术面试汇总-副本.pdf

    《Java后端技术面试汇总》是一份详尽的Java后端开发面试资料,其中包含了大量Java后端开发相关的知识点和面试题,主要分为基础篇、Java常见集合、进程和线程、锁机制、JVM以及设计模式等多个方面,旨在帮助求职者更...

    IT互联网名企经典面试题汇总:Java篇 (2).docx

    【IT互联网名企经典面试题汇总:Java篇】 在IT行业,尤其是互联网领域,Java作为一门广泛应用的编程语言,其面试题涵盖了多个方面,包括基础知识、设计模式、框架使用、数据库操作、并发处理、内存管理等。以下是...

    精选128.docx

    这篇文档汇总了Java面试中常见的问题,涵盖了Java基础、并发编程、数据库、框架、网络协议等多个领域,下面将对这些问题进行详细解释。 1. **集合**:Java集合主要分为List、Set和Queue三大类,它们的区别在于存储...

    java面试大纲: 简历知识点常见问题

    - **集合框架**:List、Set、Map的使用,ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap的区别与选择。 - **垃圾回收**:理解GC原理,了解新生代、老年代、内存溢出等问题。 2. **JVM** - **JVM内存模型**:堆、栈、...

Global site tag (gtag.js) - Google Analytics