标签：threadlocal 多线程并发
synchronized这类线程同步的机制可以解决多线程并发问题，在这种解决方案下，多个线程访问到的，都是同一份变量的内容。为了防止在多线程访问的过程中，可能会出现的并发错误。不得不对多个线程的访问进行同步，这样也就意味着，多个线程必须先后对变量的值进行访问或者修改，这是一种以延长访问时间来换取线程安全性的策略。
而ThreadLocal类为每一个线程都维护了自己独有的变量拷贝。每个线程都拥有了自己独立的一个变量，竞争条件被彻底消除了，那就没有任何必要对这些线程进行同步，它们也能最大限度的由CPU调度，并发执行。并且由于每个线程在访问该变量时，读取和修改的，都是自己独有的那一份变量拷贝，变量被彻底封闭在每个访问的线程中，并发错误出现的可能也完全消除了。对比前一种方案，这是一种以空间来换取线程安全性的策略。
主要方法如下：
ThreadLocal()
创建一个线程本地变量。
T get()
返回此线程局部变量的当前线程副本中的值，如果这是线程第一次调用该方法，则创建并初始化此副本。
protected T initialValue()
返回此线程局部变量的当前线程的初始值。最多在每次访问线程来获得每个线程局部变量时调用此方法一次，即线程第一次使用 get() 方法访问变量的时候。如果线程先于 get 方法调用 set(T) 方法，则不会在线程中再调用 initialValue 方法。
若该实现只返回 null；如果程序员希望将线程局部变量初始化为 null 以外的某个值，则必须为 ThreadLocal 创建子类，并重写此方法。通常，将使用匿名内部类。initialValue 的典型实现将调用一个适当的构造方法，并返回新构造的对象。
void remove()
移除此线程局部变量的值。这可能有助于减少线程局部变量的存储需求。如果再次访问此线程局部变量，那么在默认情况下它将拥有其 initialValue。
void set(T value)
将此线程局部变量的当前线程副本中的值设置为指定值。许多应用程序不需要这项功能，它们只依赖于 initialValue() 方法来设置线程局部变量的值。
在程序中一般都重写initialValue方法，以给定一个特定的初始值。
典型实例：
1、Hiberante的Session 工具类HibernateUtil
这个类是Hibernate官方文档中HibernateUtil类，用于session管理。
public class HibernateUtil
{
private static Log log = LogFactory.getLog(HibernateUtil.class);
private static final SessionFactory sessionFactory; //定义SessionFactory
static {
try {
// 通过默认配置文件hibernate.cfg.xml创建SessionFactory
sessionFactory = new Configuration().configure().buildSessionFactory();
} catch (Throwable ex) {
log.error("初始化SessionFactory失败！", ex);
throw new ExceptionInInitializerError(ex);
}
}
//创建线程局部变量session，用来保存Hibernate的Session
public static final ThreadLocal session = new ThreadLocal();
/**
* 获取当前线程中的Session
* @return Session
* @throws HibernateException
*/
public static Session currentSession() throws HibernateException {
Session s = (Session) session.get();
// 如果Session还没有打开，则新开一个Session
if (s == null) {
s = sessionFactory.openSession();
session.set(s); //将新开的Session保存到线程局部变量中
}
return s;
}
public static void closeSession() throws HibernateException {
//获取线程局部变量，并强制转换为Session类型
Session s = (Session) session.get();
session.set(null);
if (s != null)
s.close();
}
}
在这个类中，由于没有重写ThreadLocal的initialValue()方法，则首次创建线程局部变量session其初始值为null，第一次调用currentSession()的时候，线程局部变量的get()方法也为null。因此，对session做了判断，如果为null，则新开一个Session，并保存到线程局部变量session中，这一步非常的关键，这也是“public
static final ThreadLocal session = new ThreadLocal()”所创建对象session能强制转换为Hibernate Session对象的原因。
2、创建一个Bean，通过不同的线程对象设置Bean属性，保证各个线程Bean对象的独立性。
/**
* 学生
*/
public class Student {
private int age = 0; //年龄
public int getAge() {
return this.age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
/**
* 多线程下测试程序
*/
public class ThreadLocalDemo implements Runnable {
//创建线程局部变量studentLocal，在后面你会发现用来保存Student对象
private final static ThreadLocal studentLocal = new ThreadLocal();
public static void main(String[] agrs) {
ThreadLocalDemo td = new ThreadLocalDemo();
Thread t1 = new Thread(td, "a");
Thread t2 = new Thread(td, "b");
t1.start();
t2.start();
}
public void run() {
accessStudent();
}
/**
* 示例业务方法，用来测试
*/
public void accessStudent() {
//获取当前线程的名字
String currentThreadName = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(currentThreadName + " is running!");
//产生一个随机数并打印
Random random = new Random();
int age = random.nextInt(100);
System.out.println("thread " + currentThreadName + " set age to:" + age);
//获取一个Student对象，并将随机数年龄插入到对象属性中
Student student = getStudent();
student.setAge(age);
System.out.println("thread " + currentThreadName + " first read age is:" + student.getAge());
try {
Thread.sleep(500);
}
catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace();
}
System.out.println("thread " + currentThreadName + " second read age is:" + student.getAge());
}
protected Student getStudent() {
//获取本地线程变量并强制转换为Student类型
Student student = (Student) studentLocal.get();
//线程首次执行此方法的时候，studentLocal.get()肯定为null
if (student == null) {
//创建一个Student对象，并保存到本地线程变量studentLocal中
student = new Student();
studentLocal.set(student);
}
return student;
}
}
运行结果：
a is running!
thread a set age to:76
b is running!
thread b set age to:27
thread a first read age is:76
thread b first read age is:27
thread a second read age is:76
thread b second read age is:27
可以看到a、b两个线程age在不同时刻打印的值是完全相同的。这个程序通过妙用ThreadLocal，既实现多线程并发，游兼顾数据的安全性。
3、数据库连接管理
public class ConnectionManager
{ |
07 |
private static ThreadLocal<Connection>
connectionHolder = new ThreadLocal<Connection>()
{ |
09 |
protected Connection
initialValue() { |
10 |
Connection
conn = null; |
12 |
conn
= DriverManager.getConnection( |
13 |
"jdbc:mysql://localhost:3306/test", "username", |
15 |
} catch (SQLException
e) { |
22 |
public static Connection
getConnection() { |
23 |
return connectionHolder.get(); |
26 |
public static void setConnection(Connection
conn) { |
27 |
connectionHolder.set(conn); |
知其所以然
那么到底ThreadLocal类是如何实现这种“为每个线程提供不同的变量拷贝”的呢？先来看一下ThreadLocal的set()方法的源码是如何实现的：
02 |
*
Sets the current thread‘s copy of this thread-local variable |
03 |
*
to the specified value. Most subclasses will have no need to |
04 |
*
override this method, relying solely on the {@link #initialValue} |
05 |
*
method to set the values of thread-locals. |
07 |
*
@param value the value to be stored in the current thread‘s copy of |
10 |
public void set(T
value) { |
11 |
Thread
t = Thread.currentThread(); |
12 |
ThreadLocalMap
map = getMap(t); |
没有什么魔法，在这个方法内部我们看到，首先通过getMap(Thread t)方法获取一个和当前线程相关的ThreadLocalMap，然后将变量的值设置到这个ThreadLocalMap对象中，当然如果获取到的ThreadLocalMap对象为空，就通过createMap方法创建。
线程隔离的秘密，就在于ThreadLocalMap这个类。ThreadLocalMap是ThreadLocal类的一个静态内部类，它实现了键值对的设置和获取（对比Map对象来理解），每个线程中都有一个独立的ThreadLocalMap副本，它所存储的值，只能被当前线程读取和修改。ThreadLocal类通过操作每一个线程特有的ThreadLocalMap副本，从而实现了变量访问在不同线程中的隔离。因为每个线程的变量都是自己特有的，完全不会有并发错误。还有一点就是，ThreadLocalMap存储的键值对中的键是this对象指向的ThreadLocal对象，而值就是你所设置的对象了。
为了加深理解，我们接着看上面代码中出现的getMap和createMap方法的实现：
1 |
ThreadLocalMap
getMap(Thread t) { |
1 |
void createMap(Thread
t, T firstValue) { |
2 |
t.threadLocals
= new ThreadLocalMap(this,
firstValue); |
代码已经说的非常直白，就是获取和设置Thread内的一个叫threadLocals的变量，而这个变量的类型就是ThreadLocalMap，这样进一步验证了上文中的观点：每个线程都有自己独立的ThreadLocalMap对象。打开java.lang.Thread类的源代码，我们能得到更直观的证明：
3 |
ThreadLocal.ThreadLocalMap
threadLocals = null; |
那么接下来再看一下ThreadLocal类中的get()方法，代码是这么说的：
02 |
*
Returns the value in the current thread‘s copy of this |
03 |
*
thread-local variable. If the variable has no value for the |
04 |
*
current thread, it is first initialized to the value returned |
05 |
*
by an invocation of the {@link #initialValue} method. |
07 |
*
@return the current thread‘s value of this thread-local |
10 |
Thread
t = Thread.currentThread(); |
11 |
ThreadLocalMap
map = getMap(t); |
13 |
ThreadLocalMap.Entry
e = map.getEntry(this); |
17 |
return setInitialValue(); |
21 |
*
Variant of set() to establish initialValue. Used instead |
22 |
*
of set() in case user has overridden the set() method. |
24 |
*
@return the initial value |
26 |
private T
setInitialValue() { |
27 |
T
value = initialValue(); |
28 |
Thread
t = Thread.currentThread(); |
29 |
ThreadLocalMap
map = getMap(t); |
这两个方法的代码告诉我们，在获取和当前线程绑定的值时，ThreadLocalMap对象是以this指向的ThreadLocal对象为键进行查找的，这当然和前面set()方法的代码是相呼应的。
进一步地，我们可以创建不同的ThreadLocal实例来实现多个变量在不同线程间的访问隔离，为什么可以这么做？因为不同的ThreadLocal对象作为不同键，当然也可以在线程的ThreadLocalMap对象中设置不同的值了。通过ThreadLocal对象，在多线程中共享一个值和多个值的区别，就像你在一个HashMap对象中存储一个键值对和多个键值对一样，仅此而已。
设置到这些线程中的隔离变量，会不会导致内存泄漏呢？ThreadLocalMap对象保存在Thread对象中，当某个线程终止后，存储在其中的线程隔离的变量，也将作为Thread实例的垃圾被回收掉，所以完全不用担心内存泄漏的问题。在多个线程中隔离的变量，光荣的生，合理的死，真是圆满，不是么？
最后再提一句，ThreadLocal变量的这种隔离策略，也不是任何情况下都能使用的。如果多个线程并发访问的对象实例只允许，也只能创建那么一个，那就没有别的办法了，老老实实的使用同步机制来访问吧。
总结：
ThreadLocal使用场合主要解决多线程中数据数据因并发产生不一致问题。ThreadLocal为每个线程的中并发访问的数据提供一个副本，通过访问副本来运行业务，这样的结果是耗费了内存，单大大减少了线程同步所带来性能消耗，也减少了线程并发控制的复杂度。
ThreadLocal不能使用原子类型，只能使用Object类型。ThreadLocal的使用比synchronized要简单得多。
ThreadLocal和Synchonized都用于解决多线程并发访问。但是ThreadLocal与synchronized有本质的区别。synchronized是利用锁的机制，使变量或代码块在某一时该只能被一个线程访问。而ThreadLocal为每一个线程都提供了变量的副本，使得每个线程在某一时间访问到的并不是同一个对象，这样就隔离了多个线程对数据的数据共享。而Synchronized却正好相反，它用于在多个线程间通信时能够获得数据共享。
Synchronized用于线程间的数据共享，而ThreadLocal则用于线程间的数据隔离。
当然ThreadLocal并不能替代synchronized,它们处理不同的问题域。Synchronized用于实现同步机制，比ThreadLocal更加复杂。
ThreadLocal使用的一般步骤
1、在多线程的类（如ThreadDemo类）中，创建一个ThreadLocal对象threadXxx，用来保存线程间需要隔离处理的对象xxx。
2、在ThreadDemo类中，创建一个获取要隔离访问的数据的方法getXxx()，在方法中判断，若ThreadLocal对象为null时候，应该new()一个隔离访问类型的对象，并强制转换为要应用的类型。
3、在ThreadDemo类的run()方法中，通过getXxx()方法获取要操作的数据，这样可以保证每个线程对应一个数据对象，在任何时刻都操作的是这个对象。
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ThreadLocal类深刻理解
标签：threadlocal 多线程并发
原文地址：http://blog.csdn.net/zgc625238677/article/details/25305747
