Spring笔记（十一）—— 事务管理之 ThreaLocal

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按照传统的经验，如果某个对象是非线程安全的，在多线程环境下，对对象的访问必须采用 synchronized 进行线程同步，但线程同步机制会降低并发性，影响系统性能。ThreaLocal 可以改变这种方式。

认识

JDK 1.2 版本开始提供 java.lang.ThreaLocal，ThreaLocal 为解决多线程程序的并发问题提供了新的思路。ThreaLocal 是线程的一个本地化对象，当工作于多线程中的对象使用 ThreadLocal 维护变量时，它会为每个使用该变量的线程分配一个独立的变量副本。所有每个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其他线程所对应的副本；从线程的角度看，这个变量就像是线程的本地变量。

接口方法

ThreadLocal 支持泛型，且有四个简单的接口：

  • void set(T value)：设置当前线程的线程局部变量的值。
  • public T get()：该方法返回当前线程所对应的线程局部变量。
  • public void remove()：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（JDK 5.0 新增）。当线程结束后，对应该线程的局部变量将会自动被垃圾回收，所以显示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。
  • protected T initialValue()：返回该线程局部变量的初始值，该方法是一个 protected 方法，为了让子类覆盖而设计。

ThreadLocal 的实现思路：在 ThreadLocal 内部有一个 Map，用于存储每一个线程的变量副本，Map 中的元素的 key 为线程对象，value 为对应线程的变量副本。

实例

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public class SequenceNumber {
    private static class TestClient extends Thread {
        private SequenceNumber sn;
        public TestClient(SequenceNumber sn) {
            this.sn = sn;
        }
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 3; i++) {
                System.out.println("Thread[" + Thread.currentThread().getName()
                + "] sn[" + sn.getNextNum() + "]")
            }
        }
    }
    private static ThreadLocal<Integer> seqNum = new ThreadLocal<Integer>() {
        public Integer initialValue() {
            return 0;
        }
    };
    public int getNextNum() {
        seqNum.set(seqNum.get() + 1);
        return seqNum.get();
    }
    public static void main(String[] args) {
        SequenceNumber sn = new SequenceNumber();
        TestClient t1 = new TestClient(sn);
        TestClient t2 = new TestClient(sn);
        TestClient t3 = new TestClient(sn);
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

运行结果：

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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]

从输出结果上看，由于 ThreadLocal 为每一个线程提供了单独的副本，所以每个线程所产生的序号虽然都共享同一个 SequenceNumber 实例，但它们没有发生相互干扰的情况，而是各自产生独立的序列号。

与线程同步机制的比较

在线程同步机制中，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解决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复杂的问题。
ThreadLocal 从另一个角度解决多线程的并发访问，为每个线程提供独立的变量副本，从而隔离了多个线程对访问数据的冲突。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变量进行同步。ThreadLocal 提供了线程安全的对象封装，在编写多线程代码时，可以把部安全的变量封装进 ThreadLocal。
总的来说，同步机制采用“以时间换空间”的方式：访问串行化，对象共享化；而 ThreadLocal 采用“以空间换时间”的方式：访问并行化，对象独享化。

参考资料：

Spring 3.x 企业应用开发实战

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