李国华总结Spring如何处理线程并发Word格式文档下载.docx

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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邮政表哥李国华量，这也是类名中“Local”所要表达的意思。

线程局部变量并不是Java的新发明，很多语言（如IBMIBMXLFORTRAN）在语法层面就提供线程局部变量。

在Java中没有提供在语言级支持，而是变相地通过ThreadLocal的类提供支持。

所以，在Java中编写线程局部变量的代码相对来说要笨拙一些，因此造成线程局部变量没有在Java开发者中得到很好的普及。

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：

voidset（Objectvalue）

设置当前线程的线程局部变量的值。

publicObjectget（）

该方法返回当前线程所对应的线程局部变量。

publicvoidremove（）

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JDK5.0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。

protectedObjectinitialValue（）

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。

API方法也相应进行了调整，新版本的API方法分别是voidset（Tvalue）、Tget（）以及TinitialValue（）。

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：

Java代码

//代码清单1SimpleThreadLocal

classSimpleThreadLocal{

privateMapvalueMap=Collections.synchronizedMap（newHashMap（））;

publicvoidset（ObjectnewValue）{

valueMap.put（Thread.currentThread（）,newValue）;

//①键为线程对象，值为本线程的变量副本

}

publicObjectget（）{

ThreadcurrentThread=Thread.currentThread（）;

Objecto=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）;

returno;

publicvoidremove（）{

valueMap.remove（Thread.currentThread（））;

publicObjectinitialValue（）{

returnnull;

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

packagethreadLocalDemo;

publicclassSequenceNumber{

//①通过匿名内部类覆盖ThreadLocal的initialValue（）方法，指定初始值

privatestaticThreadLocalseqNum=newThreadLocal（）{

publicIntegerinitialValue（）{

return0;

};

//②获取下一个序列值

publicintgetNextNum（）{

seqNum.set（seqNum.get（）+1）;

returnseqNum.get（）;

publicstaticvoidmain（String[]args）

{

SequenceNumbersn=newSequenceNumber（）;

//③3个线程共享sn，各自产生序列号

TestClientt1=newTestClient（sn）;

TestClientt2=newTestClient（sn）;

TestClientt3=newTestClient（sn）;

t1.start（）;

t2.start（）;

t3.start（）;

privatestaticclassTestClientextendsThread

privateSequenceNumbersn;

publicTestClient（SequenceNumbersn）{

this.sn=sn;

publicvoidrun（）

for（inti=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（）+"

]"

）;

//①通过匿名内部类覆盖ThreadLocal的initialValue（）方法，指定初始值

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JDK5.0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92就使用了JDK5.0新的ThreadLocal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，如图9?

2所示：

图1同一线程贯通三层

这样你就可以根据需要，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。

下面的实例能够体现Spring对有状态Bean的改造思路：

代码清单3TopicDao：

非线程安全

publicclassTopicDao{

privateConnectionconn;

①一个非线程安全的变量

publicvoidaddTopic（）{

Statementstat=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4TopicDao：

线程安全

importjava.sql.Connection;

importjava.sql.SQLException;

importjava.sql.Statement;

publicclassSqlConnection{

//①使用ThreadLocal保存Connection变量

privatestaticThreadLocalconnThreadLocal=newThreadLocal（）;

publicstaticConnectiongetConnection（）{

//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）{

Connectionconn=getConnection（）;

connThreadLocal.set（conn）;

returnconn;

}else{

returnconnThreadLocal.get（）;

//③直接返回线程本地变量

publicvoidaddTopic（）{

//④从ThreadLocal中获取线程对应的Connection

try{

Statementstat=getConnection（）.createStatement（）;

}catch（SQLExceptione）{

e.printStackTrace（）;

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