ThreadLocal详解

ThreadLocal简介

因为线程隔离是通过副本保证本线程访问资源安全性,它不保证线程之间还存在共享关系的狭义上的安全性)的解决思路:

互斥同步: synchronized 和 ReentrantLock

非阻塞同步: CAS, AtomicXXXX

无同步方案: 栈封闭,本地存储(Thread Local),可重入代码

总结而言:ThreadLocal是一个将在多线程中为每一个线程创建单独的变量副本的类; 当使用ThreadLocal来维护变量时, ThreadLocal会为每个线程创建单独的变量副本, 避免因多线程操作共享变量而导致的数据不一致的情况。

ThreadLocal理解

如下数据库管理类在单线程使用是没有任何问题的

class ConnectionManager {
private static Connection connect = null;

public static Connection openConnection() {
if (connect == null) {
connect = DriverManager.getConnection();
}
return connect;
}

public static void closeConnection() {
if (connect != null)
connect.close();
}
}

很显然,在多线程中使用会存在线程安全问题:第一,这里面的2个方法都没有进行同步,很可能在openConnection方法中会多次创建connect;第二,由于connect是共享变量,那么必然在调用connect的地方需要使用到同步来保障线程安全,因为很可能一个线程在使用connect进行数据库操作,而另外一个线程调用closeConnection关闭链接。

为了解决上述线程安全的问题,第一考虑:互斥同步

你可能会说,将这段代码的两个方法进行同步处理,并且在调用connect的地方需要进行同步处理,比如用Synchronized或者ReentrantLock互斥锁。

这里再抛出一个问题:这地方到底需不需要将connect变量进行共享?

事实上,是不需要的。假如每个线程中都有一个connect变量,各个线程之间对connect变量的访问实际上是没有依赖关系的,即一个线程不需要关心其他线程是否对这个connect进行了修改的。即改后的代码可以这样:

class ConnectionManager {
private Connection connect = null;

public Connection openConnection() {
if (connect == null) {
connect = DriverManager.getConnection();
}
return connect;
}

public void closeConnection() {
if (connect != null)
connect.close();
}
}

class Dao {
public void insert() {
ConnectionManager connectionManager = new ConnectionManager();
Connection connection = connectionManager.openConnection();

// 使用connection进行操作

connectionManager.closeConnection();
}
}

确实也没有任何问题,由于每次都是在方法内部创建的连接,那么线程之间自然不存在线程安全问题。但是这样会有一个致命的影响:导致服务器压力非常大,并且严重影响程序执行性能。由于在方法中需要频繁地开启和关闭数据库连接,这样不仅严重影响程序执行效率,还可能导致服务器压力巨大。

这时候ThreadLocal登场了

那么这种情况下使用ThreadLocal是再适合不过的了,因为ThreadLocal在每个线程中对该变量会创建一个副本,即每个线程内部都会有一个该变量,且在线程内部任何地方都可以使用,线程之间互不影响,这样一来就不存在线程安全问题,也不会严重影响程序执行性能。下面就是网上出现最多的例子:

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;

public class ConnectionManager {

private static final ThreadLocal<Connection> dbConnectionLocal = new ThreadLocal<Connection>() {
@Override
protected Connection initialValue() {
try {
return DriverManager.getConnection("", "", "");
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
};

public Connection getConnection() {
return dbConnectionLocal.get();
}
}