ThreadLocal和线程同步机制的比较
2016-07-09 09:40
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转载自:http://blog.csdn.net/feihong247/article/details/7791049
早在JDK 1.2的版本中就提供Java.lang.ThreadLocal,ThreadLocal为解决多线程程序的并发问题提供了一种新的思路。使用这个工具类可以很简洁地编写出优美的多线程程序。
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量,这也是类名中“Local”所要表达的意思。
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。
ThreadLocal中可以持有任何类型的对象。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:
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。
下面的实例能够体现Spring对有状态Bean的改造思路:
代码清单3 TopicDao:非线程安全
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4 TopicDao:线程安全
当然,这个例子本身很粗糙,将Connection的ThreadLocal直接放在DAO只能做到本DAO的多个方法共享Connection时不发生 线程安全问题,但无法和其它DAO共用同一个Connection,要做到同一事务多DAO共享同一Connection,必须在一个共同的外部类使用 ThreadLocal保存Connection。
早在JDK 1.2的版本中就提供Java.lang.ThreadLocal,ThreadLocal为解决多线程程序的并发问题提供了一种新的思路。使用这个工具类可以很简洁地编写出优美的多线程程序。
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量,这也是类名中“Local”所要表达的意思。
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。
ThreadLocal中可以持有任何类型的对象。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:
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。
下面的实例能够体现Spring对有状态Bean的改造思路:
代码清单3 TopicDao:非线程安全
public class TopicDao { private Connection conn; //1.一个非线程安全的变量 public void addTopic(){ Statement stat = 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4 TopicDao:线程安全
public class TopicDao { //使用ThreadLocal保存Connection变量 private static ThreadLocal<Connection> connThreadLocal = new ThreadLocal<Connection>(); public static Connection getConnection(){ //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) { Connection conn = ConnectionManager.getConnection(); connThreadLocal.set(conn); return conn; }else{ return connThreadLocal.get(); //直接返回线程本地变量 } } public void addTopic() { //从ThreadLocal中获取线程对应的Connection Statement stat = getConnection().createStatement(); } }不同的线程在使用TopicDao时,先判断connThreadLocal.get()是否是null,如果是null,则说明当前线程还没有对应的 Connection对象,这时创建一个Connection对象并添加到本地线程变量中;如果不为null,则说明当前的线程已经拥有了 Connection对象,直接使用就可以了。这样,就保证了不同的线程使用线程相关的Connection,而不会使用其它线程的 Connection。因此,这个TopicDao就可以做到singleton共享了。
当然,这个例子本身很粗糙,将Connection的ThreadLocal直接放在DAO只能做到本DAO的多个方法共享Connection时不发生 线程安全问题,但无法和其它DAO共用同一个Connection,要做到同一事务多DAO共享同一Connection,必须在一个共同的外部类使用 ThreadLocal保存Connection。
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