ThreadLocal如何实现多线程资源共享

时间:2021-09-14 17:30:12

一、概念

       ThreadLocal是什么呢?API中这样描述:该类提供了线程局部 (thread-local) 变量。这些变量不同于它们的普通对应物,因为访问某个变量(通过其 get 或 set 方法)的每个线程都有自己的局部变量,它独立于变量的初始化副本。ThreadLocal 实例通常是类中的 private static 字段,它们希望将状态与某一个线程(例如,用户 ID 或事务 ID)相关联。

       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threadlocalvariable(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Java中一种较为特殊的线程绑定机制,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,每个线程都保持一个对其线程局部变量副本的隐式引用,只要线程是活动的并且 ThreadLocal 实例是可访问的;在线程消失之后,其线程局部实例的所有副本都会被垃圾回收(除非存在对这些副本的其他引用)。

      通过ThreadLocal存取的数据,总是与当前线程相关,也就是说,JVM 为每个运行的线程,绑定了私有的本地实例存取空间,从而为多线程环境常出现的并发访问问题提供了一种隔离机制。

二、原理
 
     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。
    
     创建了几个线程在map中就有对应的key,value值如下图:

     ThreadLocal如何实现多线程资源共享
     在ThreadLocal1线程下调用方法传递的线程变量为key1,再调用方法method2的时候还是传递key1,所以在整个线程*享变量。
 
     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。


三、项目中应用

      在drp项目许多方法要共享Connection变量,所以用到ThreadLocal,代码如下:
public class ConnectionManager {

	private static ThreadLocal<Connection> connectionHolder = new ThreadLocal<Connection>();
	
	/**
	 * 得到connection
	 */
	public static Connection getConnection(){
		Connection conn = connectionHolder.get();
		//如果当前线程中没有绑定相应的connection
		if(conn == null){
			 try {
				jdbcConfig  jdbcConfig = XmlConfigReader.getInstance().getjdbcConfig();
				
				Class.forName(jdbcConfig.getDriverName());
				
				conn = DriverManager.getConnection(jdbcConfig.getUrl(),jdbcConfig.getUserName(),jdbcConfig.getPassword());
				//将connection设置到线程ThreadLocal中
				connectionHolder.set(conn);
		    }catch(ClassNotFoundException e) {
		    	e.printStackTrace();
		    	throw new ApplicationException("系统错误,请联系系统管理员!");
		    } catch (SQLException e) {
				
				e.printStackTrace();
		    	throw new ApplicationException("系统错误,请联系系统管理员!");
	
			} 
		}
		return conn;
	}

      这样把Connection放到ThreadLocal中,在线程级别下,方法调用可以共享Connection。

四、误区

1、ThreadLocal是java线程的一个实现

    ThreadLocal的确是和java线程有关,不过它并不是java线程的一个实现,它只是用来维护本地变量。针对每个线程,提供自己的变量版本,主要是为了避免线程冲突,每个线程维护自己的版本。彼此独立,修改不会影响到对方。

2、ThreadLocal是相对于每个session的

    ThreadLocal顾名思义,是针对线程。在java web编程上,每个用户从开始到会话结束,都有自己的一个session标识。但是ThreadLocal并不是在会话层上。其实,Threadlocal是独立于用户session的。它是一种服务器端行为,当服务器每生成一个新的线程时,就会维护自己的ThreadLocal。对于这个误解,个人认为应该是开发人员在本地基于一些应用服务器测试的结果。众所周知,一般的应用服务器都会维护一套线程池,也就是说,对于每次访问,并不一定就新生成一个线程。而是自己有一个线程缓存池。对于访问,先从缓存池里面找到已有的线程,如果已经用光,才去新生成新的线程。所以,由于开发人员自己在测试时,一般只有他自己在测,这样服务器的负担很小,这样导致每次访问可能是共用同样一个线程,导致会有这样的误解:每个session有一个ThreadLocal

3ThreadLocal是相对于每个线程的,用户每次访问会有新的ThreadLocal

   理论上来说,ThreadLocal是的确是相对于每个线程,每个线程会有自己的ThreadLocal。但是上面已经讲到,一般的应用服务器都会维护一套线程池。因此,不同用户访问,可能会接受到同样的线程。因此,在做基于TheadLocal时,需要谨慎,避免出现ThreadLocal变量的缓存,导致其他线程访问到本线程变量


五、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。